Java 虚拟机在执行 Java 程序的过程中会把它管理的内存划分成若干个不同的数据区域。这些区域有不同的用途。
JVM结构模型如下图所示。
从上图中可以看出,JVM底层结构主要可以分成五个部分,分别是堆、方法区、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。
线程私有指线程之间相互隔离的资源,该资源为单个线程所特有,主要有程序计数器,虚拟机栈,本地方法栈。
程序计数器是一块较小的内存空间,可以看作当前线程所执行的字节码的行号指示器。为了线程切换后能恢复到正确的执行位置,每个线程都需要有独立的程序计数器。
JAVA代码编译后的字节码在未经过JIT(实时编译器)编译前,其执行方式是通过“字节码解释器”进行解释执行。字节码解释器工作时,通过改变程序计数器的值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、线程恢复等功能都需要依赖程序计数器完成。
虚拟机栈是 Java 线程执行的内存模型,每一个线程都对应一个虚拟机栈,其生命周期和线程的生命周期是同步的。
线程中的每个方法被执行的时候会创建一个栈帧,用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。一个方法被调用直至执行完成的过程对应一个栈帧在虚拟机中从入栈到出栈的过程。
本地方法栈和虚拟机栈的作用相似。区别在于,虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法服务,本地方法栈为虚拟机使用到的本地方法服务。有的虚拟机(如 HotSpot 虚拟机)把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。
本地方法:由其它语言编写的,编译成和处理器相关的机器代码。本地方法保存在动态链接库中,即.dll(windows系统)文件中,格式是各个平台专有的。本地方法在Java中用native关键字修饰
线程共享指所有线程都可以访问的资源,主要有堆和方法区
Java 堆是被所有线程共享的内存区域,其目的是存放对象实例,对象创建的示例会在堆中分配内存。
Java 堆是垃圾回收器管理的主要内存,其主要分为两个部分,一是新生代区,二是老年代区。新生代又细分为三个区:Eden区、SurvivorFrom、ServivorTo区,三个区的默认比例为:8:1:1。细分成多个空间的目的是更好地回收内存或者更快地分配内存。
堆的结构模型如下图所示
方法区也是被所有线程共享的内存区域。
在JDK8以前,JVM存在方法区,主要用于存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等数据。
JDK8以后,方法区被元空间所替代,主要用于存放类信息,而常量、静态变量等数据则转移到了堆之中。
元空间与方法区的最大不同在于元空间不再使用虚拟机的内存,而是使用主机的本地内存。
类常量池主要用于存放符号引用和字面量,其产生于编译时,主要存放在堆中。
字符常量池主要用于存放堆内的字符串对象的引用和字符串常量,其产生于编译时,主要存放在堆中。
运行时常量池主要用于存放class文件元信息描述,编译后的代码数据,引用类型数据(类经过解析后会把符号引用替换为直接引用,解析的过程会去查询字符串常量池,以保证运行时常量池所引用的字符串与全局字符串池中所引用的是一致的)。其产生与类加载到内存之后,主要存放于方法区(Java8以后存于元空间)。