JVM内存结构

JVM内存结构

Java代码执行流程：

java源代码 -> jvm指令 -> 二进制字节码 -> 解释器 -> 机器码 -> CPU

1.程序计数器

作用: 记录下一条jvm指令的执行地址

如果没有程序计数器 程序就不知道下一条该执行什么指令了

物理上：就是寄存器

特点：

• 是线程私有的
• 不会存在内存溢出

2.虚拟机栈

栈：线程运行需要的内存空间

栈帧：每个方法运行时需要的内存 （参数、局部变量、返回地址）

定义

• 每个线程运行时所需要的内存，称为虚拟机栈
• 每个栈由多个栈帧组成，对应着每次方法调用是所占用的内存
• 每个线程只能有一个活动帧，对应着当前正在执行的那个方法

内存溢出

• 栈帧过多导致栈内存溢出
• 栈帧过大导致栈内存溢出

常见问题

1. 垃圾回收是否涉及栈内存？

不涉及，垃圾回收只会回收堆内存中的数据

2.栈内存分配越大越好吗？

栈内存分配的大反而会让线程数变少，一般使用系统默认的就可以

3.方法内的局部变量是否线程安全？

• 如果方法内局部变量没有逃离方法的作用范围，那它就是线程安全的，
• 如果是局部变量引用了对象，并逃离了方法的作用范围，需要考虑线程安全

3.本地方法栈

给本地方法的运行提供内存空间

native：底层是用C/C++写的 用于java更方便的调用

4.堆

堆（Heap）

• 通过new关键字，创建对象都会使用堆内存

特点

• 它是线程共享的，堆中对象都需要考虑线程安全的问题
• 有垃圾回收机制

堆内存溢出

虽然有垃圾回收机制，但是堆内存也会溢出。比如对象不能在try块里面循环就不能被回收，导致内存溢出。

5.方法区

定义

• 方法区（Method Area）与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域。
• 它存储已被Java虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等。

特点

• 方法区是线程共享的，多个线程都用到一个类的时候，若这个类还未被加载，应该只有一个线程去加载类，其他线程等待。
• 方法区的大小可以是非固定的，jvm可以根据应用需要动态调整，jvm也支持用户和程序指定方法区的初始大小。
• 方法区有垃圾回收机制，一些类不再被使用则变为垃圾，需要进行垃圾清理。

常量池

常量池，就是一张表，虚拟机指令根据这张常量表找到要执行的类名、方法名、参数类型、字面量等信息

运行时常量池，常量池是*.clss文件中的，当该类被加载，它的常量池信息就会放入运行时常量池，并把里面的符号地址变为真实地址

StringTable（串池）

每个定义一个String对象 如String s = "a"; 首先会去串池中找这个对象，如果串池中没有，就给加进串池中，如果有就用里面的。

看一下常见题目

String s1 = "a";        //串池中找，如果没有则加入
String s2 = "b";		//同上
String s3 = "ab";		//同上
String s4 = s1 +s2;		//变量是不确定的需要 new String("ab") --- new StringBuilder().append("a").append("b").toString() 
String s5 = "a" + "b";	//都是确定的常量，就不需要new对象 属于编译器的优化
String s6 = s4.intern();//会将动态生成的堆中的对象放入串池
 
System.out.println(s3 == s4);	//false  
System.out.println(s3 == s5);	//true
System.out.println(s3 == s6);	//true
 
String x2 = new String("c") + new String("d"); 
String x1 = "cd";
x2.intern();
 
System.out.println(x1 == x2); //false 因为串池中有对象 所以intern就没有把对象放入串池

特性总结

• 常量池中的字符串仅是符号，第一次用到时才变为对象
• 利用串池的机制，来避免重复创建字符串对象
• 字符串变量拼接的原理是StringBuilder（1.8）
• 字符串常量拼接的原理是编译期优化
• 可以使用intern方法，主动将串池中还没有的字符串对象放入串池
  • 1.8将这个字符串对象尝试放入串池，如果有则并不会放入，如果没有则放入串池，会把串池中的对象返回
  • 1.6将这个字符串对象尝试放入串池，如果有则并不会放入，如果没有会把此对象复制一份，放入串池，会把串池中的对象返回

存放位置

1.6存放在方法区永久代中，1.7之后存放在堆中

垃圾回收机制

当内存不足时，字符串常量也会被垃圾回收

性能调优

• 调整-XX:StringTableSize=桶个数
• 考虑将字符串对象是否入池

6. 直接内存

不属于java虚拟机内存 是操作系统内存

定义

• 常见NIO操作时，用于数据缓冲区
• 分配回收成本较高，但读写性能高
• 不受JVM内存回收管理

会产生内存溢出，可以使用了unsafe对象完成直接内存的分配回收，并且回收需要主动调用freememory方法。