JAVA 虚拟机内存模型概念
从属于线程的内存区域(栈、计数器)
JVM 的内存划分中,有部分区域是线程私有的,有部分是属于整个 JVM 进程;我们将这部分归为一类。
1. 程序计数器(Program Counter Register),在 JVM 规范中,每个线程都有自己的程序计数器。这是一块比较小的内存空间,存储当前线程正在执行的 Java 方法的 JVM 指令地址,即字节码的行号。如果正在执行 Native 方法,则这个计数器为空。
2. Java 虚拟机栈(Java Virtal Machine Stack),同样也是属于线程私有区域,每个线程在创建的时候都会创建一个虚拟机栈,生命周期与线程一致,线程退出时,线程的虚拟机栈也回收。虚拟机栈内部保持一个个的栈帧,每次方法调用都会进行压栈,JVM 对栈帧的操作只有出栈和压栈两种,方法调用结束时会进行出栈操作。该区域存储着局部变量表,编译时期可知的各种基本类型数据、对象引用、方法出口等信息。
3. 本地方法栈(Native Method Stack)与虚拟机栈类似,本地方法栈是在调用本地方法时使用的栈,每个线程都有一个本地方法栈。
堆(heap)
堆(Heap),几乎所有创建的 Java 对象实例,都是被直接分配到堆上的。堆被所有的
线程所共享,在堆上的区域,会被垃圾回收器做进一步划分,例如新生代、老年代的划分。
Java 虚拟机在启动的时候,可以使用“Xmx”之类的参数指定堆区域的大小。
方法区(Method Area)
方法区与堆一样,也是所有的线程所共享,存储被虚拟机加载的元(Meta)数据,包括类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。方法区是一种 java 虚拟机的规范。由于方法区存储的数据和堆中存储的数据一致,实质上也是堆,因此,在不同的 JDK 版本中方法区的实现方式不一样。JDK7 以前,方法区就是堆中的“永久代”。
JDK7 开始去“永久代”,把静态变量、字符串常量池都挪到了堆内存中。JDK8 以后,“永久代”不存在了。存储的类信息、编译后的代码数据等已经移动到MetaSpace(元空间)中,元空间并没有处于堆内存上,而是(直接内存)直接占用的本
地内存(NativeMemory)。
虽然,方法区几经变迁,但是对于我们学习的时候,仍然可以按照最初的规范讲解,先熟悉基本的概念,不必过细的深入底层。再细致的课程,可以参考百战程序员《架构课程:JVM 虚拟机优化》。
运行时常量池(Run-Time Constant Pool)(方法区中)
这是方法区的一部分。常量池主要存放两大类常量:
1. 字面量(Literal),如文本字符串、final 常量值。
2. 符号引用,存放了与编译相关的一些常量,因为 Java 不像 C 那样有连接的过程,
因此字段方法这些符号引用在运行期就需要进行转换,以便得到真正的内存入口地址。
直接内存(Direct Memory)
直接内存并不属于 Java 规范规定的属于 Java 虚拟机运行时数据区的一部分。Java 的NIO 可以使用 Native 方法直接在 java 堆外分配内存,使用 DirectByteBuffer 对象作为这个堆外内存的引用。
程序执行的内存分析过程
为了让初学者顺利的分析内存,更加容易的体会程序执行过程中内存的变化,加深理解。我们将 JAVA 虚拟机内存模型进行简化。在本节课中,Java 虚拟机的内存可以简单的分为三个区域:虚拟机栈 stack、堆 heap、方法区 method area。
虚拟机栈(简称:栈)的特点如下:
1. 栈描述的是方法执行的内存模型。每个方法被调用都会创建一个栈帧(存储局部变量、操作数、方法出口等)
2. JVM 为每个线程创建一个栈,用于存放该线程执行方法的信息(实际参数、局部变量等)
3. 栈属于线程私有,不能实现线程间的共享!
4. 栈的存储特性是“先进后出,后进先出”
5. 栈是由系统自动分配,速度快!栈是一个连续的内存空间!
堆的特点如下:
1. 堆用于存储创建好的对象和数组(数组也是对象)
2. JVM 只有一个堆,被所有线程共享
3. 堆是一个不连续的内存空间,分配灵活,速度慢!
方法区(又叫静态区,也是堆)特点如下:
1. 方法区是 JAVA 虚拟机规范,可以有不同的实现。
i.JDK7 以前是“永久代”
ii.JDK7 部分去除“永久代”,静态变量、字符串常量池都挪到了堆内存中
iii.JDK8 是“元数据空间”和堆结合起来。
2. JVM 只有一个方法区,被所有线程共享!
3. 方法区实际也是堆,只是用于存储类、常量相关的信息!
4. 用来存放程序中永远是不变或唯一的内容。(类信息【Class 对象,反射机制中会
重点讲授】、静态变量、字符串常量等)
我的代码:
代码语言:javascript复制public class MathodTest1 {
//属性
int id;
String name;
int age;
//方法
void study() {
System.out.println("好好学习,天天向上!");
}
//构造方法
MathodTest1(int id,String name,int age){
this.id=id;
this.age=age;
this.name=name;
}
public static void main(String[] args) {
MathodTest1 t1=new MathodTest1(1001,"谢谢",20);
// t1.id=1001;
// t1.name="谢谢";
// t1.age=20;
System.out.println(t1.age);
System.out.println(t1.name);
System.out.println(t1.id);
t1.study();
MathodTest1 t2=new MathodTest1(1002,"欣欣",12);
System.out.println(t2.age);
System.out.println(t2.name);
t2.study();
}
}
运行内存空间分析图:
从图内存分配图可以得出如下结论:
同一类的每个对象有不同的成员变量存储空间。
同一类的每个对象共享该类的方法。
参数传值机制
Java 中,方法中所有参数都是“值传递”,也就是“传递的是值的副本”。也就是说,我们得到的是“原参数的复印件,而不是原件”。因此,复印件改变不会影响原件。
· 基本数据类型参数的传值
传递的是值的副本。副本改变不会影响原件。
· 引用类型参数的传值
传递的是值的副本。但是引用类型指的是“对象的地址”。因此,副本和原参数都指向了同一个“地址”,改变“副本指向地址对象的值,也意味着原参数指向对象的值也发生了改变”。