JVM内存模型

Posted 2021-01-25 beilou310

开始学Java的时候，听到好多都说Java编程不用考虑内存管理，比C方便多了。但是后来看一些基础知识，发现不了解Java各个部分内存分布，有些概念很难理解。

JVM内存分为5个部分：方法区，JVM堆，JVM栈，本地方法栈，程序计数器。

程序计数器：线程私有，用于记录当前线程执行的位置。用于切换回来之时的程序入口。

本地方法栈：线程私有，用于本地native方法运行,本地方法被执行的时候，在本地方法栈会创建一个栈帧，用于存放本地方法的局部变量表、操作数栈、动态链接、出口信息。

JVM栈：线程私有，它的生命周期与线程相同。描述的是java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时创建一个栈帧，用于存放局部变量表，操作数栈，方法入口，动态链接

             等。每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在 虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

             局部变量表用来存放一些基本数据类，和引用。操作数栈的话，是用来作运算用的。

             局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用和returnAddress 类型。局部变量表所需的内存空间在

                 编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

JVM堆：线程共享，在虚拟机启动时创建。存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。所有的对象实例以及数组都要在堆上分配。Java垃圾回收也主要是指处理堆。

方法区：线程共享，它用于存 储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

                 方法区中的信息一般需要长期存在，回收一遍内存之后可能只有少量垃圾。对方法区的内存回收的主要目标是：对常量池的回收 和 对类型的卸载。

 运行时常量池：（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。Class 文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，还有一项信息是常量池（Constant PoolTable），

                                  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方法区的运行时常量池中

 

 

 

Object obj = new Object();假设这句代码出现在方法体中，那“Object obj”这部分的语义将会反映到Java 栈的本地变量表中，作为一个reference 类型数据出现。而“new Object()”这部分的语义将会反映到Java 堆中，形成一块存储了Object 类型所有实例数据值（Instance Data，对象中各个实例字段的数据）的结构化内存，根据具体类型以及虚拟机实现的对象内存布

局（Object Memory Layout）的不同，这块内存的长度是不固定的。

 

由于reference 类型在Java 虚拟机规范里面只规定了一个指向对象的引用，并没有定义这个引用应该通过哪种方式去定位，以及访问到Java 堆中的对象的具体位置，因此

不同虚拟机实现的对象访问方式会有所不同，主流的访问方式有两种：使用句柄和直接指针。具体可以参考博文：https://www.cnblogs.com/dingyingsi/p/3760447.html

相当于是堆内部结构不同的划分。

 

堆区: 

1.存储的全部是对象，每个对象都包含一个与之对应的class的信息。(class的目的是得到操作指令) 
2.jvm只有一个堆区(heap)被所有线程共享，堆中不存放基本类型和对象引用，只存放对象本身 
栈区: 
1.每个线程包含一个栈区，栈中只保存基础数据类型的对象和自定义对象的引用(不是对象)，对象都存放在堆区中 
2.每个栈中的数据(原始类型和对象引用)都是私有的，其他栈不能访问。

下面举一个例子：

 

 1 package lesson;
 2 
 3 public class JVMDemo {//运行时, jvm 把JVMDemo的信息都放入方法区
 4     private static int n = 0;  //static静态变量存入方法区
 5     private final int m=1;     //final常量存入方法区
 6 
 7     public static void main(String[] args) {   //main 方法本身放入方法区。
 8         
 9         Test test = new Test("Test 1");//test是引用，所以放到栈区里， Test是自定义对象应该放到堆里面
10         Test test1 = new Test("Test 2");
11         test.printname();
12         test1.printname();
13     }
14 }
15 
16 class Test{//运行时, jvm 把Test的信息都放入方法区
17     private String name;  //new Test实例后， name 引用放入栈区里，  name 对象放入堆里
18 
19     public Test(String name) {
20         super();
21         this.name = name;
22     }
23     
24     public void printname(){ //printname方法本身放入 方法区里。
25         System.out.println("name is "+ this.name);        
26     }    
27 }

 

启动了一个Java虚拟机进程，这个进程首先从classpath中找到JVMDemo.class文件，读取这个文件中的二进制数据，然后把Appmain类的类信息存放到运行时数据区的方法区中。这一过程称为AppMain类的加载过程。接着，Java虚拟机定位到方法区中JVMDemo类的Main()方法的字节码，开始执行它的指令。这个main()方法的第一条语句就是：
Test test=new Test("测试1");

让java虚拟机创建一个Sample实例，并且呢，使引用变量test1引用这个实例。让我们来跟踪一下Java虚拟机，看看它究竟是怎么来执行这个任务的：
1、 Java虚拟机一看，不就是建立一个Test实例吗，简单，于是就直奔方法区而去，先找到Test类的类型信息再说。但是方法区里还没有Test类呢。可Java虚拟机也不是一根筋的笨蛋，于是，立马加载了Sample类，把Sample类的类型信息存放在方法区里。
2、 信息找到了。Java虚拟机做的第一件事情就是在堆区中为一个新的Test实例分配内存, 这个Test实例持有着指向方法区的Test类的类型信息的引用。这里所说的引用，实际上指的是Test类的类型信息在方法区中的内存地址，而这个地址呢，就存放了在Test实例的数据区里。
3、 在JAVA虚拟机进程中，每个线程都会拥有一个方法调用栈，用来跟踪线程运行中一系列的方法调用过程，栈中的每一个元素就被称为栈帧，每当线程调用一个方法的时候就会向方法栈压入一个新帧。这里的帧用来存储方法的参数、局部变量和运算过程中的临时数据。OK，原理讲完了，就让我们来继续我们的跟踪行动！位于“=”前的test是一个在main()方法中定义的变量，可见，它是一个局部变量，因此，它被会添加到了执行main()方法的主线程的JAVA方法调用栈中。而“=”将把这个test变量指向堆区中的Test实例，也就是说，它持有指向Test实例的引用。
接下来，JAVA虚拟机将继续执行后续指令，在堆区里继续创建另一个Test实例，然后依次执行它们的printname()方法。当JAVA虚拟机执行test1.printName()方法时，JAVA虚拟机根据局部变量test1持有的引用，定位到堆区中的Test实例，再根据Test实例持有的引用，定位到方法去中Sample类的类型信息，从而获得printname()方法的字节码，接着执行printname()方法包含的指令。

上面这部分参考https://www.cnblogs.com/dingyingsi/p/3760730.html

通过上面的了解，应该知道整个程序是在JVM中如何分配内存的了，也大概知道程序是跑在哪一块了。如果理解有错误请指正。