java中的静态分配——堆、栈和永久代

Posted 2023-02-21

【中文标题】java中的静态分配——堆、栈和永久代

【英文标题】：static allocation in java - heap, stack and permanent generation

【发布时间】：2011-04-20 11:05:41

【问题描述】：

我最近阅读了很多关于 java 中的内存分配方案的内容，并且在我从各种来源阅读时有很多疑问。我已经收集了我的概念，我会要求仔细阅读所有要点并对其发表评论。我知道内存分配是特定于 JVM 的，所以我必须事先说明，我的问题是特定于 Sun 的。

类（由类加载器加载）进入堆上的一个特殊区域：永久代 与类相关的所有信息，如类名、与类关联的对象数组、JVM 使用的内部对象（如 java/lang/Object）和优化信息都进入永久生成区域。 所有静态成员变量都再次保存在永久代区域中。 对象在不同的​​堆上：年轻代 每个类的每个方法只有一个副本，无论是静态方法还是非静态方法。该副本被放入永久代区域。 对于非静态方法，所有参数和局部变量都进入堆栈——只要有对该方法的具体调用，我们就会得到一个与之关联的新堆栈帧。 我不确定静态方法的局部变量存储在哪里。他们在永久代的堆上吗？或者只是他们的引用存储在永久代区域，而实际副本在其他地方（在哪里？） 我也不确定方法的返回类型存储在哪里。 如果对象（在年轻代中）需要使用静态成员（在永久代中），则为它们提供对静态成员的引用 && 为它们提供足够的内存空间来存储方法的返回类型，等

感谢您完成这个！

【参考方案1】：

首先，您现在应该清楚的是，很少有人可以根据第一手知识来确认这些答案。很少有人研究过最近的 HotSpot JVM，或者对它们进行了深入研究以真正了解。这里的大多数人（包括我自己）都是根据他们在别处看到的东西或他们推断的东西来回答的。通常，这里或各种文章和网页中所写的内容是基于其他来源，这些来源可能是确定的，也可能不是确定的。通常它是简化的、不准确的或完全错误的。

如果您想明确地确认您的答案，您确实需要下载 OpenJDK 源代码 ...并通过阅读和理解源代码自行研究。就 SO 提出问题或浏览随机的网络文章并不是一种可靠的学术研究技术。

话虽如此......

...我的问题是特定于 Sun 的。

在提出这个问题时，Sun Microsystems 已不复存在。因此，这个问题是 Oracle 特有的。 AFAIK，所有当前（非研究）的 3rd-party JVM 实现要么是 OpenJDK 版本的直接端口，要么是另一个 Sun/Oracle 版本的后代。

以下答案适用于 Oracle Hotspot 和 OpenJDK 版本，可能也适用于大多数其他版本......包括 GraalVM。

1) 类（由类加载器加载）进入堆上的一个特殊区域：永久代。

在 Java 8 之前，是的。

从 Java 8 开始，PermGen 空间已被 Metaspace 取代。加载和 JIT 编译的类现在可以放在那里。 PermGen 不再存在。

2) 与类相关的所有信息，如类名、与类关联的对象数组、JVM 使用的内部对象（如 java/lang/Object）和优化信息都进入永久生成区域。

或多或少，是的。我不确定你所说的其中一些是什么意思。我猜“JVM 使用的内部对象（如 java/lang/Object）”是指 JVM 内部的类描述符。

3) 所有的静态成员变量再次保存在永久代区域。

变量本身是的。这些变量（与所有 Java 变量一样）将保存原始值或对象引用。但是，虽然静态成员变量位于在 permgen 堆中分配的框架中，但这些变量引用的对象/数组可能会分配在 任何堆中。

4) 对象在不同的​​堆上：年轻代

不一定。大对象可以直接分配到老年代。

5) 每个类的每个方法只有一个副本，无论是静态方法还是非静态方法。该副本被放入永久代区域。

假设您指的是方法的代码，那么 AFAIK 是的。不过可能会稍微复杂一些。例如，该代码可能在 JVM 生命周期的不同时间以字节码和/或本机代码形式存在。

... 对于非静态方法，所有参数和局部变量都进入堆栈 - 每当对该方法进行具体调用时，我们都会获得一个与之关联的新堆栈帧。

是的。

...我不确定静态方法的局部变量存储在哪里。他们在永久代的堆上吗？或者只是他们的引用存储在永久代区域，而实际的副本在其他地方（在哪里？）

没有。它们存储在堆栈中，就像非静态方法中的局部变量一样。

6) 我也不确定方法的返回类型存储在哪里。

如果您的意思是由（非 void）方法调用返回的 值，那么它要么在堆栈中返回，要么在机器寄存器中返回。如果在栈上返回，则需要 1 或 2 个单词，具体取决于返回类型。

7) 如果对象（在年轻代）需要使用静态成员（在永久代），则为它们提供对静态成员的引用 && 为它们提供足够的内存空间来存储返回类型方法等

这是不准确的（或者至少，你没有清楚地表达自己）。

如果某个方法访问一个静态成员变量，它得到的要么是原始值，要么是对象引用。这可以分配给（现有）局部变量或参数，分配给（现有）静态或非静态成员，分配给先前分配的数组的（现有）元素，或者简单地使用和丢弃。

在任何情况下都不需要分配 新 存储来保存引用或原始值。

通常，存储对象或数组引用只需要一个内存字，而原始值通常占用一两个字，具体取决于硬件架构。

在任何情况下，调用者都不需要分配空间来保存某个方法返回的对象/数组。在 Java 中，始终使用按值传递语义返回对象和数组……但返回的值是对象或数组引用。

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有关更多信息，请参阅以下资源：

Class metadata: a user guide What is the difference between PermGen and Metaspace? Java 8: From PermGen to Metaspace About G1 Garbage Collector, Permanent Generation and Metaspace