JVM内存模型详解

目录

1. JVM内存模型

1.1 JVM内存模型

1.2 JVM内存模型作用

1.3 运行时数据区各部分解释

2.从java代码执行角度深度理解JVM模型

3. 堆和栈的区别

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1. JVM内存模型

1.1 JVM内存模型

        JVM包含两个子系统和两个组件，两个子系统为Class loader(类装载)、Execution engine(执行引擎)；两个组件为Runtime data area(运行时数据区)、Native Interface(本地接口)。

1. Class loader(类装载)：根据给定的全限定名类名(如：java.lang.Object)来装载class文件到运行时数据区（Runtime data area）中的方法区（method area）。
2. Execution engine（执行引擎）：执行classes中的指令。
3. Native Interface(本地接口)：与native libraries交互，是其它编程语言交互的接口。
4. Runtime data area(运行时数据区域)：这就是我们常说的JVM的内存。

1.2 JVM内存模型作用

        首先通过编译器把 Java 代码转换成字节码，然后类加载器（ClassLoader）再把字节码加载到内存中，将其放在运行时数据区（Runtime data area）的方法区内，而字节码文件只是 JVM 的一套指令集规范，并不能直接交给底层操作系统去执行，因此需要特定的命令解析器执行引擎（Execution Engine），将字节码翻译成底层系统指令，再交由 CPU 去执行，而这个过程中需要调用其他 语言的本地库接口（Native Interface）来实现整个程序的功能。

1.3 运行时数据区各部分解释

• 程序计数器（Program Counter Register）：当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解析器的工作是通过改变这个计数器的值，来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能，都需要依赖这个计数器来完成；
• Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）：用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息；
• 本地方法栈（Native Method Stack）：与虚拟机栈的作用是一样的，只不过虚拟机栈是服务 Java 方法的，而本地方法栈是为虚拟机调用 Native 方法服务的；
• Java 堆（Java Heap）：Java 虚拟机中内存最大的一块，是被所有线程共享的，几乎所有的对象实例都在这里分配内存；
• 方法区（Methed Area）：用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。
   

2.从java代码执行角度深度理解JVM模型

以下是从java代码执行角度理解JVM各内存模块的示意图。

3. 堆和栈的区别

1. 物理地址维度

        堆的物理地址分配对对象是不连续的。因此性能慢些。在GC的时候也要考虑到 不连续的分配，所以有各种算法。比如，标记-消除，复制，标记-压缩，分代 （即新生代使用复制算法，老年代使用标记——压缩）

        栈使用的是数据结构中的栈，先进后出的原则，物理地址分配是连续的。所以性能快。

2. 内存维度

         堆因为是不连续的，所以分配的内存是在运行期确认的，因此大小不固定。一般堆大小远远大于栈。

        栈是连续的，所以分配的内存大小要在编译期就确认，大小是固定的。

3. 存放的内容维度 

        堆存放的是对象的实例和数组。因此该区更关注的是数据的存储。        

        栈存放的是局部变量，操作数栈，返回结果。该区更关注的是程序方法的执行。

         PS： 1. 静态变量放在方法区 2. 静态的对象还是放在堆。

4. 程序的可见度维度 

        堆对于整个应用程序都是共享、可见的。

        栈只对于线程是可见的。所以也是线程私有。他的生命周期和线程相同。