JVM内存结构

        java中的栈(stack)和堆(heap)是java在内存(ram)中存放数据的地方    

1、 堆

        存储的全部是对象,每个对象都包含一个与之对应的class的信息。(class的目的是得到操作指令);

         jvm只有一个heap区,被所有线程共享,不存放基本类型和对象引用,只存放对象本身。

         堆的优劣势:

                堆的优势是可以动态的分配内存大小,生存期也不必事先告诉编译器,java的垃圾收集器会自动收取这些不在使用的数据

        缺点:

            由于要在运行时动态分配内存,存取速度慢。

2、栈

        每一个线程包含一个stack区,只保存基本数据类型的对象和自定义对象的引用(不是对象),对象都存放在共享heap中;

         每个栈中的数据(基本数据类型和对象引用)都是私有的,其他栈不能访问;

         栈分为3部分:基本类型变量区、执行环境上下文、操作指令区(存放操作指令)

         栈的优势劣势:存取速度比堆要快,仅次于直接位于CPU的寄存器,但必须确定的是存在stack中的数据大小与生存期必须是确定的,缺乏灵活性。单个stack的数据可以共享。

          stack:是一个先进后出的数据结构,通常保存方法中的参数,局部变量。

在java中,所有基本类型和引用类型都在stack中储存,栈中数据的生存空间一般在当前scopes内。

            jvm为每个新创建的线程都分配一个堆栈。堆栈以帧为单位保存线程的状态。jvm对堆栈只进行两种操作:以帧为单位的压栈和出栈操作。

            栈帧(Stack Frame)是用于支持虚拟机进行方法调用和方法执行的数据结构,它是虚拟机运行时数据区的虚拟机栈(Virtual Machine Stack)的栈元素。栈帧存储了方法的局部变量表,操作数栈,动态连接和方法返回地址等信息。第一个方法从调用开始到执行完成,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

3、  方法区

        1、又叫静态区,跟堆一样,被所有的线程共享。方法区包含所有的class和static变量;

        2、方法区中包含的都是在程序中永远的唯一的元素

        寄存器(register)。这是最快的存储区,因为它位于不同于其他存储区的地方——处理器内部。但是寄存器的数量极其有限,所以寄存器由编译器根据需求进行分配。你不能直接控制,也不能在程序中感觉到寄存器存在的任何迹象。

4、 直接内存

        直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分,也不是Java 虚拟机规范中定义的内存区域。在JDK1.4 中新加入了NIO(New Input/Output)类,引入了一种基于通道(Channel)与缓冲区(Buffer)的I/O 方式,它可以使用native函数库直接分配堆外内存,然后通脱一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能,因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。

        本机直接内存的分配不会受到Java 堆大小的限制,受到本机总内存大小限制

        配置虚拟机参数时,不要忽略直接内存防止出现OutOfMemoryError异常

        DirectBuffer的读写操作比普通Buffer快,但它的创建、销毁却比普通Buffer慢。

        NIO的Buffer提供一个可以直接访问系统物理内存的类——DirectBuffer。DirectBuffer类继承自ByteBuffer,但和普通的ByteBuffer不同。普通的ByteBuffer仍在JVM堆上分配内存,其最大内存受到最大堆内存的限制。而DirectBuffer直接分配在物理内存中,并不占用堆空间。在访问普通的ByteBuffer时,系统总是会使用一个“内核缓冲区”进行操作。而DirectBuffer所处的位置,就相当于这个“内核缓冲区”。因此,使用DirectBuffer是一种更加接近内存底层的方法,所以它的速度比普通的ByteBuffer更快。

        直接内存(堆外内存)与堆内存比较:

                直接内存申请空间耗费更高的性能,当频繁申请到一定量时尤为明显

                直接内存IO读写的性能要优于普通的堆内存,在多次读写操作的情况下差异明显

5、 堆和栈的区别

        JVM是基于堆栈的虚拟机,JVM为每个新创建的线程都分配一个堆栈.也就是说,对于一个Java程序来说,它的运行就是通过对堆栈的操作来完成的。堆栈以帧为单位保存线程的状态。JVM对堆栈只进行两种操作,以帧为单位的压栈和出栈操作。

        区别:

            1.都是属于Java内存的一种

            2.系统都会自动去回收它,但是对于堆内存一般开发人员会自动回收它

            3.堆内存用来存放由new创建的对象和数组。

            4.栈内存用来存放方法或者局部变量等

            5.堆是先进先出,后进后出

            6.栈是后进先出,先进后出

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