详解JVM的内存结构模型

约定不等于承诺〃 2022-01-21 08:13 264阅读 0赞

众说周知，Java语言号称跨平台，一次编写，到处运行，而这离不开Java虚拟机（JVM）的存在。

Java并非JVM的唯一语言选择，Java虚拟机是定义了自己的JVM规定（字节码文件.class），只要符合JVM规范便可在JVM上运行。如今也出现了其他一些可以在Java虚拟机上运行的语言，例如Kotlin、Scala。理解JVM内存模型，也能帮助我们更好的理解程序的运行。

Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区，不同的区域有着不同的作用，具体如下：

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上图中，灰色部分则是线程共享的数据区，白色的则为线程隔离。各个区域的作用简单可以总结成如下：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="width:111px;">虚拟机栈</td> 
   <td>线程私有，生命周期跟线程相同，存储局部变量表，操作数栈，动态链接以及方法的出口等信息。每一个方法从调用到执行接口，就对应于一个栈帧在虚拟机栈中的进栈和出栈</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:111px;">Java堆</td> 
   <td>线程共享，在虚拟机启动时创建，存储所有创建的对象实例。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:111px;">方法区</td> 
   <td>线程共享，该区域跟堆很类似，存储是已被加载的类信息，常量，静态变量以及即时编译后的代码，常量池就在该区域。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:111px;">本地方法栈</td> 
   <td>线程私有，为虚拟机使用到的Native方法服务</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="width:111px;">程序计数器</td> 
   <td>线程私有，记录程序当前运用的所在的行数</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

Java堆是JVM管理内存中最大的一块区域，存放的是对象的实例而对象存在生命周期，因而为了避免内存溢出，也伴随着出现JVM对内存的分配和回收的问题。

内存的分配，虚拟机遇到new指令时，首先会去检查该指令的参数能否在常量池找到这个类的符号引用，并且检查这个类是否被加载、解析和初始化过。如果没有，则先执行类加载过程。如果已被加载，则为对象分配内存空间，分配的方式有两种：

*  指针碰撞，通过移动指针分配空闲空间，因此内存绝对规整
 *  如果已使用和空闲内存相互交错，没法使用指针碰撞，则采用空闲列表。JVM需要维护一个列表记录哪些内存块可用

常量池存在于方法区中，是方法区的一部分。存放编译时期生产的各种字面量和符号引用。字面量接近于Java中的常量，而符号引用包括：类和接口的全限定名、字段的名称和描述符、方法的名称和描述符。JVM对方法区的回收主要就集中在对常量池的回收和对类的类型的卸载。

从内存回收的角度看，Java堆又分成新生代和老年代，新生代又分为Eden空间，Survivor空间，两者默认比例是8：1。对象创建时会默认存在Eden区域，新生代进行GC（垃圾回收）时候，会将存活的对象移动到Survivor空间，同时存活年龄+1，当对象的存活年龄大于15则会进入老年代。如果对象创建时太大，新生代触发一次GC后对象放不下也会直接进入老年代。

分代的主要目的是为了更好的内存回收和空间分配。年轻代中的存在许多生命周期比较短的对象，而老年代中的对象大部分生命周期较长，出于回收效率的考虑，JVM可以针对不同的空间执行不同的回收策略，像HotSpot对于新生代采用复制算法，老年代则采用标记清除算法。

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