【笔记】JVM内存模型

1. 简介

jvm_memory.png
  • 线程私有区:

    • 程序计数器: 当前线程字节码地址。
    • 虚拟机栈: java方法栈帧。
    • 本地方法栈: native方法栈帧。
  • 线程共享区:

    • Java堆: 存储对象。
    • 方法区: 存放类信息、常量、静态变量、编译器编译后的代码等数据。
    • 常量池: 方法区的一部分,存放编译器生成的各种字面量和符号引用。

2. 详细分析

stack_heap_info.png

2.1 程序计数器

当线程正在执行一个Java方法时,PC计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码的地址;当线程正在执行的一个Native方法时,PC计数器则为空(Undefined)。

2.2 虚拟机栈

java方法的栈帧包括:

  1. 局部变量表 (locals大小,编译期确定),一组变量存储空间, 容量以slot为最小单位。

  2. 操作栈(stack大小,编译期确定),操作栈元素的数据类型必须与字节码指令序列严格匹配

  3. 动态连接, 指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用,为了 动态连接使用。

    • 前面的解析过程其实是静态解析;
    • 对于运行期转化为直接引用,称为动态解析。
  4. 方法返回地址

    • 正常退出,执行引擎遇到方法返回的字节码,将返回值传递给调用者
    • 异常退出,遇到Exception,并且方法未捕捉异常,那么不会有任何返回值。
  5. 额外附加信息,虚拟机规范没有明确规定,由具体虚拟机实现。

可能会出现的异常:

  • StackOverFlowError: 当线程请求栈深度超出虚拟机栈所允许的深度时抛出

  • OutOfMemoryError: 部分java虚拟机会动态拓展虚拟机栈,当Java虚拟机动态扩展到无法申请足够内存时抛出

2.3 本地方法栈

与虚拟机栈类似,有些java虚拟机将虚拟机栈和本地方法栈合二为一,比如Sun HotSpot虚拟机。

2.4 java堆

几乎存放着所有的对象实例和数组数据。JIT编译器有栈上分配、标量替换等优化技术,导致部分对象实例数据不存在Java堆,而是栈内存。

java_object.png

2.5 方法区

2.6 运行时常量池

存放编译器生成的各种字面量符号引用。运行时常量池除了编译期产生的Class文件的常量池,还可以在运行期间,将新的常量加入常量池,比较常见的是String类的intern()方法。

  • 字面量:与Java语言层面的常量概念相近,包含文本字符串、声明为final的常量值等。

  • 符号引用:编译语言层面的概念,包括以下3类:

    • 类和接口的全限定名
    • 字段的名称和描述符
    • 方法的名称和描述符
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