jvm(一)-java内存区域

一.jvm运行时数据区

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程序计数器 (java方法、native方法、异常)

1.如果正在执行的是java方法,计数器代表当前线程正在执行的指令字节码地址(行号)
2.如果正在执行的是native方法,计数器的值为undefined,因为native方法是通过JNI调用c++暴露的接口,c++是没有字节码
3.此内存区域是 唯一一个 java虚拟机规范中没有任何OufOfMemoryError情况的区域。

举例: 小明在看电影(线程A),小明的女朋友打电话过来(线程B),这时候小明应该暂停下电影,记录下看到哪里了(程序计数器),等通完电话了,小明就从记录暂停的地方继续看电影。

虚拟机栈 java方法运行的动态内存模型(当前线程运行方法的数据、指令、返回地址) (栈帧、局部变量表、异常)

1.每个java方法会创建一个栈帧,栈帧中包含局部变量表、操作数栈、动态链接、出口地址
2.局部变量表所需要的内存空间在编译器就完成分配,在创建栈帧时,按照固定的内存空间分配内存,在方法运行的过程中不会改变。存在基本数据类型,引用类型(对象起始地址)和returnAddress(指向了一条字节码指令的地址),long和double占两个空间,其他占一个空间。
3.StackOverflowError,超过虚拟机栈的深度,递归可以导致
4.OutOfMemoryError,动态扩展,无法申请到内存空间,递归也可导致
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本地方法栈

1.与虚拟机栈的作用类似,区别:虚拟机栈为java方法服务,本地方法栈为native方法服务。
2.异常抛出,StackOverflowError、OutOfMemoryError与虚拟机栈一样。

方法区

1.存放类信息、常量(final或字符串常量 1.7+ 字符串常量池移到堆)、静态变量
2.垃圾回收 字符串常量回收
3.OOM

1.存放对象实例和数组(不准确)
2.垃圾回收的主要区域
3.新生代、老年代
4.设置大小 -Xms -Xmx 指定JVM初始占用的堆内存和最大堆内存,当无法申请到空间时就抛出异常OutOfMemoryError

运行时常量池 方法区一部分(1.7以前)因此也会OOM;编译时加入,String.intern()动态加入内存,

直接内存 NIO使用native函数库直接分配堆外内存,通过一个DirectByteBuffer对象操作这块内存,避免java堆和native堆的来回复制,提高效率。

二.对象的创建

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分配内存

指针碰撞:java堆中内存是规整的,用过的内存放一边,没用过的内存放一边,中间有个指针作为分界点,分配内存时就把指针往空闲空间移动一段与对象大小相等的距离(对象大小在类加载完成后便可以确定)
空闲列表:java堆中内存不是规整的,空闲和已使用过的交错,通过维护一张空闲表,记录哪些内存块没有使用,在分配内存的使用拿出一块合适的内存块,并更新记录

线程安全

多线程创建对象时,可能存在一个对象已经分配了内存,但未更新指针位置(或者未更新空闲表),又轮到另一个线程创建对象

线程同步 性能差
本地线程分配缓冲(TLAB),每个线程c从堆中先分配一小块内存,哪个线程需要创建对象,就在对应的TLAB创建,只有TLAB用完并分配新的TLAB时,才会使用同步锁定。

对象初始化

执行对象init方法 --代码块、构造方法

三.对象的内存结构

对象头

存储对象自身运行时的数据(Mark Word):哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有锁偏向线程ID、偏向时间戳
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类型指针 通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例

实例数据

虚拟机分配策略:相同宽度的字段总是被分配在一起。例如:longs/doubles,ints,shorts/chars,bytes/booleans

对齐填充

HotSopt VM要求对象的大小刚好是8字节的整数倍,对象头能保证是8字节的整数倍(一倍或者两倍),而实例并不能保证,这时候需要对齐填充。

四.对象的访问定位

使用句柄

1.实现:java堆中会划分出一块内存作为句柄池,引用则保存的是对象的句柄地址,句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的地址信息
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2.优点:引用存储的是对象的句柄地址,当实例对象发生移动(例如GC时需要移动对象),只会改变句柄中实例对象的地址,而不需要改变引用;但需要二次寻址

直接指针

1.实现:引用直接指向对象,但对象中还要保存对象类型数据
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2.优点:节省一次访问的时间开销,由于对象的访问在java中非常频繁,积少成多。(HotSpot VM 使用直接指针)
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