深入Java虚拟机中的Stack和Heap

Posted 2023-05-12

参考技术A

　　在JVM中 内存分为两个部分 Stack(栈)和Heap(堆) 这里 我们从JVM的内存管理原理的角度来认识Stack和Heap 并通过这些原理认清Java中静态方法和静态属性的问题

　　一般 JVM的内存分为两部分 Stack和Heap

　　Stack(栈)是JVM的内存指令区 Stack管理很简单 push一定长度字节的数据或者指令 Stack指针压栈相应的字节位移;pop一定字节长度数据或者指令 Stack指针弹栈 Stack的速度很快 管理很简单 并且每次操作的数据或者指令字节长度是已知的 所以Java 基本数据类型 Java 指令代码 常量都保存在Stack中

　　Heap(堆)是JVM的内存数据区 Heap 的管理很复杂 每次分配不定长的内存空间 专门用来保存对象的实例 在Heap 中分配一定的内存来保存对象实例 实际上也只是保存对象实例的属性值 属性的类型和对象本身的类型标记等 并不保存对象的方法(方法是指令 保存在Stack中) 在Heap 中分配一定的内存保存对象实例和对象的序列化比较类似 而对象实例在Heap 中分配好以后 需要在Stack中保存一个 字节的Heap 内存地址 用来定位该对象实例在Heap 中的位置 便于找到该对象实例

　　由于Stack的内存管理是顺序分配的 而且定长 不存在内存回收问题;而Heap 则是随机分配内存 不定长度 存在内存分配和回收的问题;因此在JVM中另有一个GC进程 定期扫描Heap 它根据Stack中保存的 字节对象地址扫描Heap 定位Heap 中这些对象 进行一些优化(例如合并空闲内存块什么的) 并且假设Heap 中没有扫描到的区域都是空闲的 统统refresh(实际上是把Stack中丢失了对象地址的无用对象清除了) 这就是垃圾收集的过程;关于垃圾收集的更深入讲解请参考 CTO之前的文章《JVM内存模型及垃圾收集策略解析》

　　

　　 JVM的体系结构

　　我们首先要搞清楚的是什么是数据以及什么是指令 然后要搞清楚对象的方法和对象的属性分别保存在哪里

　　 )方法本身是指令的操作码部分 保存在Stack中;

　　 )方法内部变量作为指令的操作数部分 跟在指令的操作码之后 保存在Stack中(实际上是简单类型保存在Stack中 对象类型在Stack中保存地址 在Heap 中保存值);上述的指令操作码和指令操作数构成了完整的Java 指令

　　 )对象实例包括其属性值作为数据 保存在数据区Heap 中

　　非静态的对象属性作为对象实例的一部分保存在Heap 中 而对象实例必须通过Stack中保存的地址指针才能访问到 因此能否访问到对象实例以及它的非静态属性值完全取决于能否获得对象实例在Stack中的地址指针

　　 非静态方法和静态方法的区别

　　非静态方法有一个和静态方法很重大的不同 非静态方法有一个隐含的传入参数 该参数是JVM给它的 和我们怎么写代码无关 这个隐含的参数就是对象实例在Stack中的地址指针 因此非静态方法(在Stack中的指令代码)总是可以找到自己的专用数据(在Heap 中的对象属性值) 当然非静态方法也必须获得该隐含参数 因此非静态方法在调用前 必须先new一个对象实例 获得Stack中的地址指针 否则JVM将无法将隐含参数传给非静态方法

　　静态方法无此隐含参数 因此也不需要new对象 只要class文件被ClassLoader load进入JVM的Stack 该静态方法即可被调用 当然此时静态方法是存取不到Heap 中的对象属性的

　　总结一下该过程 当一个class文件被ClassLoader load进入JVM后 方法指令保存在Stack中 此时Heap 区没有数据 然后程序技术器开始执行指令 如果是静态方法 直接依次执行指令代码 当然此时指令代码是不能访问Heap 数据区的;如果是非静态方法 由于隐含参数没有值 会报错 因此在非静态方法执行前 要先new对象 在Heap 中分配数据 并把Stack中的地址指针交给非静态方法 这样程序技术器依次执行指令 而指令代码此时能够访问到Heap 数据区了

　　 静态属性和动态属性

　　前面提到对象实例以及动态属性都是保存在Heap 中的 而Heap 必须通过Stack中的地址指针才能够被指令(类的方法)访问到 因此可以推断出 静态属性是保存在Stack中的 而不同于动态属性保存在Heap 中 正因为都是在Stack中 而Stack中指令和数据都是定长的 因此很容易算出偏移量 也因此不管什么指令(类的方法) 都可以访问到类的静态属性 也正因为静态属性被保存在Stack中 所以具有了全局属性

lishixinzhi/Article/program/Java/hx/201311/26460

理解Java虚拟机中的栈堆堆栈

JAVA的JVM的内存可分为3个区：堆(heap)、栈(stack)和方法区(method)

• 栈区:

1. 每个线程包含一个栈区，栈中只保存方法中（不包括对象的成员变量）的基础数据类型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。
3. 栈分为3个部分：基本类型变量区、执行环境上下文、操作指令区(存放操作指令)。

• 堆区:

1. 存储的全部是对象实例，每个对象都包含一个与之对应的class的信息(class信息存放在方法区)。
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，几乎所有的对象实例和数组都在堆中分配。

• 方法区:

1. 又叫静态区，跟堆一样，被所有的线程共享。它用于存储已经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。

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