【后端面经-Java】JVM内存分区详解

Posted on 2023-07-17 09:00 CrazyPixel 阅读(157) 评论(0) 编辑收藏举报

1. JVM内存分区简介
2. JVM栈
3. JVM堆
4. JVM方法区
5. JVM内存分配实例
面试模拟
参考资料

1. JVM内存分区简介

JVM内存分区如图所示：

主要有如下几个区域：

栈（Stack）
堆（Heap）
方法区（Method Area）
程序计数器（PC）
本地方法栈（Native Method Stack）

其中，程序计数器用于存储线程当前执行的指令地址（记录进度），程序计数器是线程私有的；
本地方法栈并不是每个JVM都必须实现，而是针对支持native本地方法调用的JVM。

本地方法：使用非Java语言定义的方法；
本地方法栈同一般的JVM栈一样，可分配固定或者动态内存。

剩余的三个区域：栈、堆、方法区，在下文中会详细介绍。

2. JVM栈

Java栈的基本存储单元为栈帧，每个线程对应一个栈帧，不同栈帧之间不会共享数据。
栈帧主要包括：

局部变量：在方法内部定义的变量
操作数栈：函数形参
指向运行时常量池的引用
方法返回地址
附加信息

JVM栈的内存大小可以固定设置也可以动态分配，当出现栈溢出的时候，固定内存的栈会抛出StackOverFlowError，而动态分配的栈则会抛出OutOfMemoryError。

3. JVM堆

JVM堆中存放的是对象实例（说人话就是用new创建的对象，因为数组也是new int[]这种形式创建的，所以JVM将数组看作一种特殊的对象）。
JVM堆是线程共享的，可动态分配内存。
需要注意的是，当一个方法结束之后，JVM栈中的相关数据会出栈，释放内存，但是对于JVM堆，虽然创建对象的方法已经消失，但是对象本身并不会在堆中被销毁，而是会等待垃圾回收机制进行内存回收。

4. JVM方法区

JVM方法区主要用于存放已被加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
方法区是线程共享的。
方法区中有个区域叫做常量池，包括静态常量池和运行时常量池。
静态常量池存放的是编译时就能够确定的常量数据，包括一些常数、类信息、方法信息等等；
运行时常量池存放的是运行时才能够确定的常量数据。

需要注意的是，运行时常量池在JDK1.7之后不再放在方法区中，而是放在堆中。

因此，对于常见的字符串常量池，如果一个字符串在编译时可以确定值，那么就放在方法区的静态常量池中，如果在运行时遇到字符串先查找常量池，常量池中没有该字符串，则该字符串被创建，创建的对象会放在运行时常量池中，放在方法区还是堆中就需要根据版本来确定。

5. JVM内存分配实例

public class Demo {
	String username;
	public void method() {
        int i=1;
		System.out.println("执行类方法");
	}
	public static void main(String[] args) {
		int i=1;
		String str="hello java";
		Demo demo=new Demo();
		demo.username="123";
		demo.method();
		
	}
 
}
//出处：https://blog.csdn.net/m0_57816620/article/details/127332057?spm=1001.2101.3001.6650.1&utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2~default~CTRLIST~Rate-1-127332057-blog-125451232.235%5Ev38%5Epc_relevant_anti_t3&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2~default~CTRLIST~Rate-1-127332057-blog-125451232.235%5Ev38%5Epc_relevant_anti_t3&utm_relevant_index=2

对于上面的Java代码，各位可以思考一下内存分配的具体情况。

Demo类编译的时候产生.class文件，放在方法区的静态常量池中，存储类信息；
从Demo类的main方法进入，方法main的内存地址入栈，
int i=1;创建一个局部变量i，值为1，入栈；
String str="hello java";创建一个字符串变量str，入栈；对于hello java这个字符串常量，JVM查找静态常量池和运行时常量池中是否存在该字符串，如果存在，字符串变量str直接指向该字符串常量，如果不存在，则创建一个字符串常量hello java，并将该字符串常量放入运行时常量池中，然后字符串变量str指向该字符串常量；
Demo demo=new Demo()创建一个对象变量demo，入栈；对于对象实例本身，则会创建之后存于堆中，然后demo变量指向该对象实例；
demo.username="123"修改类中的属性值，在堆中设置username变量,值为123;
demo.method()调用类方法，方法定义存于JVM方法区中，取出该方法信息，然后进入method方法，开启新一个线程，JVM栈帧加1，存放method方法的内存地址；
执行method方法，int i直接将局部变量入栈；
System.out.println("执行类方法");则是调用System.out.println方法（库方法）；
method方法执行完毕，栈帧出栈；
main方法执行完毕，栈帧出栈。
栈中无栈帧，结束进程；而此时堆中依然保留Demo对象实例，等待垃圾回收机制回收。

面试模拟

Q：JVM堆、栈、方法区的作用
A：JVM栈存放方法调用时的局部变量、形参、返回地址等信息，每个方法调用的时候都会产生一个栈帧，出入栈操作实现方法的嵌套调用；
堆中存放的是对象实例或者数组，是线程共享的，可动态分配内存；
方法区存放的是一些静态变量和常量数据，包括类编译的方法和属性信息，静态常量池和运行时常量池在JDK1.6均属于此类。

参考资料

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