JVM架构、运行时数据区

秒速五厘米 2023-02-11 09:00 143阅读 0赞

### 目录 ###

*   *   *  jvm架构
         *  jvm运行时数据区 | jvm内存模型
         *  程序计数器
         *  java虚拟机栈
         *  本地方法栈
         *  方法区
         *  方法区之常量池
         *  堆
         *  直接内存 Direct Memory

### jvm架构 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoeV8xODg4MzcwMTE2MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]

*  类加载器：加载.class文件到内存，创建对应的class对象
 *  执行引擎：对命令进行解析
 *  本地方法库：融合不同开发语言的原生库为java所用
 *  运行时数据区：包含方法区、堆、程序计数器、java虚拟机栈、本地方法栈

### jvm运行时数据区 | jvm内存模型 ###

运行时数据区也叫作jvm内存模型，JVM Memory Model，JMM

*  线程共享数据区：方法区、堆，所有线程共享；
 *  线程隔离数据区：程序计数器、java虚拟机栈、本地方法栈，线程独有，生命周期与所在线程的生命周期一致

上面的图片只是jvm规范，不同种类的jvm实现可能有差异。

主流的jvm是HotSpot，HotSpot实现方法区的方式如下

*  jdk7及之前：用永久代（PermGen）实现方法区，并把永久代放到堆中，作为堆的一部分，使用堆内存，受堆内存大小限制。
 *  jdk8及之后：以后使用元空间（MetaSpace）实现方法区，使用本地内存，不使用堆内存，受本地内存（机器内存）限制。

### 程序计数器 ###

Program Counter。程序计数器占用很小的一块内存空间，每条线程都有1个程序计数器，用来记录当前线程的执行到的位置

线程是一个独立的执行单元，由CPU控制执行，当前线程的时间片用完之后，程序计数器记录执行到的位置，重新获取时间片后，恢复到该位置，从该位置继续往下执行。

### java虚拟机栈 ###

java虚拟机栈用于方法执行。

jvm执行每个方法时都会创建一个栈帧（Stack Framel），用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。方法调用到执行完毕，对应栈帧在java虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

局部变量表存储编译期可知的局部变量，如果是局部变量是对象，则存储该对象的引用。

public void a(){ 
    
     }
    
     public void b{ 
         a();
     }

b()的执行流程:

*  先创建b的栈帧，b的栈帧入栈
 *  执行到调用a()时，先创建a的栈帧，a的栈帧入栈
 *  a()执行完毕=>a的栈帧出栈，执行b的栈帧
 *  b()执行完毕，b的栈帧出栈

java虚拟机栈，栈，先进后出

如果递归调用、且递归没有出口，则执行时会给递归方法创建无数栈帧，java虚拟栈内存耗尽，最终栈溢出，抛出 StackOverflowError 异常。

### 本地方法栈 ###

Native Method Stack。本地方法栈和java虚拟机栈差不多，区别是：

*  java虚拟机栈用于执行java语言编写的方法
 *  本地方法栈用于执行本地方法（native方法），native方法就是用其它语言编写的方法，比如c、c++写的，因为用关键字native修饰，所以叫做native方法

### 方法区 ###

Methoad Area。方法区用于存储已加载的类的信息、常量、静态变量等。

### 方法区之常量池 ###

常量池是方法区的一部分，加载类的class对象后，类、方法的信息，及类中的字面量、符号引用会存储在方法区的常量池中。

字面量指的是8种基本类型、String的常量值，常量池会缓存这些类型的常量值，使得在运行过程中速度更快、更节省内存。

String str1="hello";
    String str2="hello";
    
    String str3=new String("hello");
    String str4=new String("hello");
    
    System.out.println(str1==str2);  //true
    System.out.println(str3==str4);  //false
    System.out.println(str1==str3);  //false

常量池使用HashSet存储数据，没有重复的数据（常量）。  
创建str2时，常量池中已经有了"hello"，str2直接指向这个已存在的常量，str1==str2；

str3、str4都是new出来的，new出来的是对象，对象存储在堆中，每次new都是重新分配内存空间。str1是常量池中的常量，str3是堆中的对象，不相等；str3、str4都是堆中的对象，但地址不同，不相等。

**==与equals()**

==，如果是基本数据类型、""的String，根据值（内容）来比较；如果是引用类型（包括new出来的String），根据对象地址来比较；如果一个是前者，一个是后者，自然不等。

equals()，根类Object的equals()和==完全等价，因为本来就是使用==来判断

// Object类的equals()源码
    public boolean equals(Object obj) { 
        return (this == obj);
    }

但jdk自带的类基本都重写了equals()、hashCode()，equals()根据内容来比较，我们自定义的类，如果没有继承jdk自带的类、没有重写equals()，那equals()就是继承Object的，和==等价。

### 堆 ###

Heap。堆是jvm中最大的一块内存，是垃圾收集器管理的主要区域，几乎所有的数组、对象都在堆中分配。

堆、栈的区别  
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### 直接内存 Direct Memory ###

jvm运行时数据区还有一块可操作的内存区域，直接内存。只是直接内存并非像其它5个区域一样是jvm进程私有，所以一些划分方案没有划分到jvm运行时数据区中。

在 JDK 1.4 中引入了 NIO，可以使用 Native 函数库直接分配堆外内存，然后通过 Java 堆中的 DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作，避免了在堆内存和堆外内存之间的数据拷贝，提高了性能。使用的不是jvm进程本身的内存，也叫作直接内存。

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