【JVM】程序员进阶JVM（一）——Java内存区域

短命女 2022-05-23 11:23 220阅读 0赞

# 一、前言 #

这篇博客起，小编会向一个更加深层次、逼格满满的区域进发——JVM。

可以说JVM不是一个新鲜的东西，但是做java的都会了解JVM，都听过JVM。有的时候我们写的代码运行跟JVM也有关系。

# 二、JVM介绍 #

在java诞生的时候，就说“一处编译，到处运行”，是什么来保障“到处运行”的呢？

答案就是JVM。

## 宏观把控 ##

要想学习jvm，就要对jvm有一个全局把控。

下面的图中是小编画的简单的jvm的重要的内容，也是小编在后面的博客中重点学习的，本节中，就先向大家介绍java运行时的区域。

![这里写图片描述][70]

## JVM的位置和作用 ##

我们在使用java之前呢，一开始就要安装jdk，jdk包含了java运行环境JRE、java工具包和java基础类库。其中JRE又包括了JVM、Java核心类库和支持文件。

![这里写图片描述][70 1]

从上面的图可以看出，我们写好的java文件，经过编译为class文件（字节码文件）。class文件就运行在JVM上，经过java解释执行。

## JVM发展历史 ##

![这里写图片描述][70 2]

# 三、java内存区域 #

针对Java的内存区域，我推荐大家可以用四象限的方式来学习。如下图：

![这里写图片描述][70 3]

在图中，把整个内存区域分层了四块：栈、方法区、堆、程序计数器。

## 栈 ##

有过一两年的编程经验的工程师都会听过过这个。学过数据结构的就更不在话下。栈的最大的特点就是：“先进后出”。

**在Jvm中，栈存储的是局部变量、操作数栈和动态链接方法。**

2018年7月26日补充：

栈是线程私有的

栈分为了两个部分：

1.  Java虚拟机栈，线程私有。生命周期和线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧。每个方法从调用到执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机中入栈到出栈的过程。
2.  本地方法栈，线程私有。和虚拟机栈的区别就在于一个是为了执行Java方法服务，一个是为了虚拟机使用到的Native方法服务。

什么是本地方法？带有native的方法就是本地方法，一般是底层的方法，

![这里写图片描述][70 4]

2018年7月26日 补充：

每个线程执行每个方法的时候都会在栈中申请一个栈帧，每个栈帧包括局部变量区和操作数栈，用于存放此次方法调用过程中的临时变量、参数和中间结果。

我们知道了栈中存储是局部变量和操作数栈等。这里就要引出一个概念——栈帧。

现在理解为栈帧包括了局部变量表 + 操作数栈 + 动态链接 + 出口 四个部分：

*  局部变量表：存储局部变量，固定长度的数据集合，定宽的， 32位，一个int的。
 *  操作数栈：存储sum中间结果的
 *  动态链接：有点抽象，
 *  返回地址：方法执行完成后，返回。1.正常出口，2.异常出口（上抛？，catch？）

![这里写图片描述][70 5]

![这里写图片描述][70 6]

如下图：

a 和 b为局部变量，初始值分别为100 和98 ，局部变量初始化在局部变量表中，分别位于0和1的位置，然后 `int c = 0；`，也是局部变量，存储在局部变量表2的位置。然后是`c=a+b`，把a压栈到操作数栈，把b压栈到操作数栈，完成a+b后，把结果压栈到操作数栈。因为c=结果，所以要把结果放入到局部变量表的2的位置。这样c就变成了结果。

![这里写图片描述][70 7]

对于更多的栈帧操作，可以参看小编的这篇博客：

从内存层面理解，为什么 `int i = 0; i = i++;` i的结果为0？？？

## 方法区 ##

**class static**

方法区主要就是存储类、常量、静态变量 和 即时编译器编译后的代码。

方法区中没有垃圾收集。

方法区也叫做静态区，是线程共享的。

有人会问，方法区跟方法有关系吗？

我的回答是：没有关系，老婆跟老婆饼有关系吗？蚂蚁跟蚂蚁上树有关系吗？

## 堆 ##

**new 的对象**

堆中主要存储的是对象实例和数组实例。

堆是主要的内存回收区域。

一般我们把堆分为新生代和老年代。更新细致一点的分配是Eden、From Survivor 和To Survivor。

我们这样分配是跟要使用的内存分配和回收算法有关系，也是为了更好的分配和回收内存。

堆中的数据线程共享

## 程序计数器 ##

主要是计数的。

2018年7月26日补充

可以看做当前线程要执行的代码（字节码）的行号指示器。字节码解释器工作的时候，就是要通过改变整个计数器的值，来找下一行要执行的代码，无论是循环、选择、顺序等都要按照计数器的指示来执行下一行代码。

重要的是，程序计数器是线程私有的，所有线程之间不会共享，独立存储。 这个是因为JVM的多线程是通过**线程切换并分配处理器执行时间**的方式来实现的。在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）都只会执行一条线程中的指令。因此为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，所以线程私有。

程序计数器是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OOM的区域。

# 四、小结 #

通过这次的学习，我们可以了解，我们写的代码在PC中运行的时候，代码中的各个部分是存储在内存中的什么位置，进一步我们可以分析分析，如何写代码可以让程序运行的更快。

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