深入理解jvm

battlecry battlecry     2023-03-09     434

关键词:

深入理解JVM

原文链接:https://www.cnblogs.com/dingyingsi/p/3760447.html

整理:CCSoft

 

虚拟机内存模型中定义的访问操作如下图所示:

技术图片

图1. JVM虚拟机定义的访问操作

java中通过多线程机制使得多个任务同时执行处理,所有的线程共享JVM内存区域 主存(Main memory),而每个线程都有自己独立的工作内存,当线程与内存区域进行交互时,数据从主存拷贝到工作内存,进而由线程处理(操作码+操作数)。

JVM逻辑内存模型如下:

技术图片

图2.JVM逻辑内存模型

接下来介绍每个的用途 :

1.程序计数器

  当前线程执行字节码行号指示器通过改变计数器的值选取下一条指令

  分之,循环,跳转,异常处理,线程回复都依赖程序计数器完成。

  多线程轮流切换分配处理器执行时间,在一个确定的时间,一个处理器(多核处理器的一个内核)只会执行一个线程一条指令

  为了线程切换后能够恢复到正常的位置,每个线程都有独立的程序计数器,各条线程计数器互不影响,独立存储,我们称这类内存区域为“线程私有”的内存

  Java虚拟机规范:此内存区域是唯一一个没有规定任何OutofMemory情况的区域

 

2.Java栈

   与程序计数器一样,Java虚拟机栈(Java Vitual Machine Stacks)也是线程私有的,生命周期与线程相同。

  该虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型:每个方法执行的时候都会创建一个栈针(Stack Frame)用于存储局部变量表,操作栈,动态链接,方法出口等信息。

  每一个方法被调用至执行完成的过程,就对应着一个栈针在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

  经常有把Java内存区域划分为堆内存Heap和栈内存Stack,这种说法是很粗糙的,实际上远比这复杂。不过上述划分说明了很多程序员关注这两块区域。其中栈内存Stack就是Java虚拟机栈。

  

  局部变量表存放了编译期可知的基本数据类型,对象引用类型,returnAddress类型。

  基本数据类型:boolean,byte,char,short,int ,float,long,double。其中long,double是占两个字节,其余都是占一个字节。

  对象引用类型:对象的起始地址指针。

  returnAddress类型:字节码指令地址。

 

  在编译期时,局部变量表就已经确定了大小

  在方法运行期间,局部变量表的大小不能改变

  

  异常:

    StackOverflowError:线程请求的栈深度大于虚拟机允许的深度。

    OutofMemoryError:虚拟机动态扩展无法申请到足够的内存。

3.本地方法栈

   本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的。区别是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务,而本地方法栈是虚拟机使用到的Native方法服务

  在虚拟机规范中对本地方法栈中的方法使用的语言,使用的方式和数据结构没有强制的规定。

  具体的虚拟机可以自由的实现。

  在HotSpot虚拟机中,将Java虚拟机栈 和 本地方法栈 合并成了一个。

  异常:

    StackOverflowError

    OutofMemoryError

 

  扩展:Native方法

  参考链接:https://blog.csdn.net/qiaoguaping9272/article/details/81805920

  譬如:java.lang.Thread setPriority()方法是java实现的,该实现是调用类本地方法setPriority0()。这个方法是C语言实现的,是windows32 SetPriority() API。

4.Java堆

  Java堆是Java虚拟机管理内存中最大的一块区域

  Java堆是被所有的线程共享的内存区域。在虚拟机启动的时候创建。用来存放所有对象的实例

  Java虚拟机规范描述:所有对象实例以及数组都要再Java堆上分配。

  Java堆是垃圾收集器管理的主要区域。因此被称为GC堆(Garbage collected Heap).

  根据Java虚拟机中的规定,Java堆可以处于物理上的不连续的内存空间中,但是逻辑连续即可。

  

  异常:

    OutofMemoryError:Java堆是可以扩展的,如果在堆中没有内存完成实例分配,或者堆中无法扩展的时候会抛出该异常。

5.方法区(Method Area)

   方法区与Java堆一样,是各个线程共享的内存区域,用于存储已被虚拟机加载的类的信息、常量、静态变量、编译后的代码。

  Java虚拟机规范中把方法区描述为堆中的一个部分,但是方法区的别名为Non-Heap(非堆),目的是为了和堆区分。

  在HotSpot虚拟机中GC扩展了垃圾回收的区域,不仅有堆还有方法区

  Java虚拟机对方法区的限制很宽松,除了和堆一样不需要连续的空间和可选固定或者可扩展以外,还可以选择不实现垃圾回收。

  该区域GC:主要针对常量池的回收(见5.1)和对类型的卸载。

  这部分区域回首效率低,但是很有必要。在Sun公司的BUG列表中,HotSpot(低版本)未对该区域完全回收导致了非常严重的BUG。

 

  异常

    OutofMemoryError:当虚拟机方法区无法满足内存分配需求时,抛出该异常。

5.1运行时常量池(Runtime Constant Pool)

   为啥标注是5.1 因为运行时常量池是方法区的一部分,用来存放编译器生成的各种字面量符号引用

  对于运行时常量池,java虚拟机没有任何细节的要求,除了保存Class文件中的符号引用外,还会把编译出来的直接引用也存储到运行时的常量池中。

 

  在Java语言中,常量可以在编译时期产生(预置在Class文件中放入常量池)。也可以在运行期间将新的常量放入常量池中。String类的intern()方法。

 

  异常:

    OutofMemoryError,运行时常量池属于方法区的一部分,会受到该方法区内存大小的限制,常量池无法申请到内存时报该异常。

[译]深入理解jvm

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