jvm之虚拟机内存的各个区域

Posted 2021-04-17 XP小课堂

全局图

jvm介绍

jvm位置：

jvm体系结构：

类加载器

类加载器负责加载class文件，class文件在文件开头有特定的文件标示，并且ClassLoader只负责class文件的加载，至于它是否可以运行，则由Execution Engine决定 Execution Engine执行引擎负责解释命令，提交操作系统执行

虚拟机自带的加载器：• 启动类加载器（Bootstrap）C++ • 扩展类加载器（Extension）Java • 应用程序类加载器（AppClassLoader）java 也叫系统类加载器，加载当前应用的classpath的所有类

用户自定义加载器 Java.lang.ClassLoader的子类，用户可以定制类的加载方式

PC寄存器

方法区Method Area

方法区是被所有线程共享，所有字段和方法字节码，以及一些特殊方法如构造函数，接口代码也在此定义。简单说，所有定 义的方法的信息都保存在该区域，此区属于共享区间。

方法区存放内容：

• 类信息 类的版本 字段 方法 接口 • 静态变量 • 常量 • 类信息(构造方法/接口定义) • 运行时常量池

静态变量+常量+类信息(构造方法/接口定义)+运行时常量池存在方法区中

运行时常量池 是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号 引用，这部分内容将在类加载后存放到常量池中

方法区（Method Area），是各个线程共享的内存区域，它用于存储虚拟机加载的：类信息+普通常量+静态常量+编译器编译后的代码等等，虽然JVM规范将方法区描述为堆的一个逻辑部分，但它却还有一个别名叫做Non-Heap(非堆)，目的就是要和堆分开。对于HotSpot虚拟机，很多开发者习惯将方法区称之为“永久代(ParmanentGen)” ，但严格本质上说两者不同，或者说使用永久代来实现方法区而已，永久代是方法区(相当于是一个接口interface)的一个实现，jdk1.7的版本中，已经将原本放在永久代的 字符串常量池移走。常量池（Constant Pool）是方法区的一部分，Class文件除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息就是常量池，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

栈Stack

栈也叫栈内存，主管Java程序的运行，是在线程创建时创建，它的生命期是跟随线程的生命期，线程结束栈内存也就释放， 对于栈来说不存在垃圾回收问题，只要线程一结束该栈就Over，生命周期和线程一致，是线程私有的。

8种基本类型的变量+对象的引用变量+实例方法都是在函数的栈内存中分配。 栈区

栈存储内容：• 局部变量表:输入参数和输出参数以及方法内的变量类型；局部变量 表在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法在帧中分配 多少内存是固定的 • 栈操作（Operand Stack）:记录出栈、入栈的操作；• 动态链接 • 方法出口

栈溢出 StackOverflowError,OutOfMemory

图示在一个栈中有两个栈帧：栈帧 2是最先被调用的方法，先入栈，然后方法 2 又调用了方法1，栈帧 1处于栈顶的位置， 栈帧 2 处于栈底，执行完毕后，依次弹出栈帧 1和栈帧 2，线程结束，栈释放。每执行一个方法都会产生一个栈帧，保存到栈( 后进先出) 的顶部，顶部栈就是当前的方法，该方法执行完毕 后会自动将此栈帧出栈。

Native Interface：本地接口的作用是融合不同的编程语言为 Java 所用

Native Method Stack：它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法，在Execution Engine 执行时加载本地方法库

堆Heap

一个JVM实例只存在一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。类加载器读取了类文件后，需要把类、方法、 常变量放到堆内存中，保存所有引用类型的真实信息，以方便执行器执行，

堆内存分为三部分：

• Young Generation Space 新生区 Young/New

• Tenure generation space 养老区 Old/ Tenure

• Permanent Space 永久区 Perm

Heap堆( Java8) 一个JVM实例只存在一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。类加载器读取了类文件后，需要把类、方法、常变量放到堆内存中，保 存所有引用类型的真实信息，以方便执行器执行。

堆内存 逻辑上 分为三部分：新生+ + 养老+ + 方法区

方法区 永久存储区是一个常驻内存区域，用于存放JDK自身所携带的 Class,Interface的元数据，也就是说它存储的是运行环境必须的类信息，被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的，关闭 JVM 才会释放此区域所占用的内存。如果出现java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space，说明是Java虚拟机对永久代Perm内存设置不够。一般出现这种情况，都是程序启动需要加载大量的第三方jar包。例如：在一个Tomcat下部署了太多的应用。或者大量动态反射生成的类不断被加载，最终导致Perm区被占满。Jdk1.6及之前：有永久代, 常量池1.6在方法区 Jdk1.7：有永久代，但已经逐步“去永久代”，常量池1.7在堆 Jdk1.8及之后：无永久代，常量池1.8在元空间

方法区（Method Area），是各个线程共享的内存区域，它用于存储虚拟机加载的：类信息+普通常量+静态常量+编译器编译后的代码等等，虽然JVM规范将方法区描述为堆 的一个逻辑部分，但它却还有一个别名叫做Non-Heap(非堆)，目的就是要和堆分开。对于HotSpot虚拟机，很多开发者习惯将方法区称之为“永久代(Parmanent Gen)” ，但严格本质上说两者不同，或者说使用永久代来实现方法区而已，永久代是方 法区(相当于是一个接口interface)的一个实现，jdk1.7的版本中，已经将原本放在永久代的 字符串常量池移走。常量池（Constant Pool）是方法区的一部分，Class文件除了有类的版本、字段、 方法、接口等描述信息外，还有一项信息就是常量池，这部分内容将在类加载后进入方 法区的运行时常量池中存放。

java 7

JDK 1.8之后将最初的永久代取消了，由元空间取代

反射三种方式：

堆栈方法区的关系

java堆中的对象分配 布局 和访问

对象分配

对象创建：

给对象分配内存：

• 指针碰撞 • 空间列表

解决线程安全性问题：

• 线程同步 • 本地线程分配缓冲(TLAB)

对象内存布局

对象的结构：

• Header(对象头)

• 自身运行时数据（Mark Word）

• 哈希值 GC分代年龄 锁状态标志 线程持有锁 偏向线程ID 偏向时间戳

• 类型指针

• 数组长度（只有数组对象才有）

• InstanceData 相同宽度的数据分配到一起（long,double）

• Padding（对齐填充） 8个字节的整数倍

Hotspot 虚拟机对象头 Mark Word

对象的访问定位

• 使用句柄

• 直接指针