JVM：运行时方法区

比眉伴天荒 2024-03-22 09:21 12阅读 0赞

## 1.运行时方法区说明 ##

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JVM中运行时方法区是Java运行环境中的内存区域，运行时方法区包括了堆、虚拟机栈、本地方法栈、方法区（永久代、元空间）、运行时常量池（字符串常量池）、直接内存。

其中这部分内存可以再次划分为线程共享的内存区域、线程独享的内存区域。其中线程共享内存不会随着线程的销毁而释放。

*  线程共享：堆，方法区
 *  线程独享：虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。

还可以划分成虚拟机内部内存和虚拟机外部内存。

*  虚拟机内部内存：虚拟机直接管理的内存
 *  虚拟机外部内存：操作系统管理的内存

## 2.堆、虚拟机栈、本地方法栈、方法区（永久代、元空间）、运行时常量池（字符串常量池）、直接内存 ##

### 2.1堆 ###

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*  JVM中内存最大的区域，存放对象、对象的引用、数组等数据。
 *  堆的结构主要为年轻代（Young）、老年代（Old）、元空间（Meta Spase）
 *  年轻代（Young）又划分成Eden区域、Survivor1区和Survivor0区(简称S0、S1)。
 *  年轻代保存的是新建的对象，新对象在Eden区域被创建，年轻的对象（存活分时间短的对象），老年代保存的是经历过多次垃圾回收任然存活的对象，元空间存储的是元数据：类、方法、字段等数据信息。
 *  两个Survivor区域可以减少垃圾回收的频率和时间，对存活时间短的放在年轻代，标记的是存活的对象而不是被垃圾回收的对象，可以减少垃圾回收的频次，因为存活的对象一般占少数。两部分交替使用，进行垃圾回收之后，两区域留下的存活对象年龄上加1,相互之间复制，减少了垃圾回收的时间，存在Survivor区域的对象比较也比在Eden区域的少，所以需要扫描的对象也减少了，时间就变快了。
 *  堆也是需要进行垃圾回收的主要区域。
 *  堆内存可以通过--xms设置堆初识大小，--xmx设置堆最大大小。元空间的大小取决于硬件，元空间存储在本地，跟虚拟机无关
 *  堆内存是线程共享的区域，对象的改变其他线程也能看见

### 2.2 虚拟机栈 ###

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*  虚拟机栈：在虚拟机中给java方法提供服务的区域。执行java方法的一块内存区域
 *  方法运行的时候运行的时候运行的是栈帧而不是方法本身,栈帧的存活时间也就是方法的入栈出栈的一个周期，一个方法的调用完整的过程也是出栈入账的周期时间内。所以当运行一个开始运行一个方法的时候，栈帧就创建了；方法返回的时候，栈帧就被丢弃了。执行那个方法当前的栈帧就是那个方法的栈帧，当前类也就是当前运行的类。
 *  栈的内存结构：先入后出。栈帧使用支持虚拟机进行方法执行的数据结构。栈帧是虚拟机栈的一个基本单元。
 *  栈帧存储了局部变量、返回地址、操作栈等信息。
 *  栈是存在深度的，如果超过栈的最大深度就会抛出异常，栈溢出。线程过大的时候，内存不够也会抛出异常，内存溢出。
 *  虚拟机栈也是线程独享的区域。

### 2.3本地方法栈 ###

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*  执行本地方法的一块内存区域。
 *  本地方法栈：在虚拟机中给应用到native方法（也就是java语言以外的语言编写的方法）时提供服务的区域。并不是所有时候都是使用java类编写的方法的，有时候还需要使用原生的方法，也就是native方法。本地方就是跟操作系统跟硬件有关。本地方栈就为本地服务
 *  本地方法栈存储了调用本地方的时候所需要的参数、返回值、本地方状态。本地方栈也是一块内存区域，只为本地服务。
 *  也可以使用参数来设置-Xss本地方栈的大小，若超过栈内存大小，也会抛出栈溢出的异常
 *  本地方法栈是线程独享的区域

### 2.4方法区（永久代、元空间） ###

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*  存储java类编译后的代码的地方，此时的代码已经变成了机器码（本地代码）。也是存储运行时常量池的地方。
 *  方法区在1.8jdk之后永久代就修改成了元空间，元空间的使用让方法区更灵活，性能稳定性更强。
 *  永久代跟元空间的存储位置不一致，永久代存储在堆中，大小也受JVM大小所限制；元数据存储在物理内存区域，也就是本地内存，大小受硬件、物理内存大小的限制。
 *  元空间跟永久代存储数据不一致，元空间存储的元数据例如类、方法等相关信息。
 *  字符串存在永久代中，字符串的数据不断增多，永久代的内存大小就有可能被占满，永久代的大小较难指定，并且永久代中的回收效率低，永久代的垃圾回收跟堆垃圾回收不同，就会有内存溢出的可能。元数据采用的是本地内存，动态的调节内存大小，可以减少了垃圾回收的次数，提高GC效率。

### 2.5运行时常量池（字符串常量池） ###

*  字符串常量池保存的所有带有引号的字符串常量。字符串常量池存放的也是对象地址，而不是具体数据。
 *   *  保存在堆中，避免了字符串的重复，加快存取效率，方便调试和分析。
     *  全局都只有一个字符串常量池。
     *  字符串本质上就是一个字符数组。编译器的字符串都将存储在字符串常量池中。
     *  存储不变的内存空间。
     *  字符串常量池的存取是基于哈希表实现的，是StringTable数据结构存储的。加快了查询速度，结构由数组+链表的形式实现，当出现哈希冲突的时候，值的形式就会变成链表。变成链表之后查询速度会变慢，但是增删的速度会增快。
     *  字符串常量池中查找数据，返回的是引用，而不是值本身。如果查找的对象不存在，则会创建一个，通过调用intern()方法进行创建对象，并且添加到字符串常量池中，并且返回引用（对象地址）。所以在比较的时候，比较的也是引用的比较，而不是值本身的比较。返回引用也保证了字符串的不可变性。

### 2.6直接内存 ###

*  直接内存作用在虚拟机之外的一部分内存区域，非堆内存。直接内存在多次读写操作的情况下，比堆内存要快，毕竟不需要再次做转换，虽然转换时间很快从非直接内存转换本地io的过程，但是频繁的读取的话时间就会显得尤为明显了。但是直接内存申请空间需要消耗更高的性能，频繁申请的时候也会显示很明显。
 *  高频次io更适用于直接内存，不用经过复杂的GC过程。并且生命周期也比堆内存要长。
 *  内存地址受到本级内存地址的限制。

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