java 内存模型 程序计数器 方法区 栈 堆 java 内存模型及结构_方法区

1. 程序计数器(线程私有)

一块较小的内存空间, 是当前线程所执行的字节码的行号指示器,每条线程都要有一个独立的程序计数器,这类内存也称为“线程私有”的内存。 正在执行 java 方法的话,计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址(当前指令的地址)。如 果还是 Native 方法,则为空。这个内存区域是唯一一个在虚拟机中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

2. 虚拟机栈(线程私有)

是描述 java 方法执行的内存模型,每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧(Stack Frame) 用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成 的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

栈帧( Frame)是用来存储数据和部分过程结果的数据结构,同时也被用来处理动态链接(Dynamic Linking)、 方法返回值和异常分派( Dispatch Exception)。栈帧随着方法调用而创建,随着方法结束而销毁——无论方法是正常完成还是异常完成(抛出了在方法内未被捕获的异 常)都算作方法结束。

3. 本地方法区(线程私有)

本地方法区和 Java Stack 作用类似, 区别是虚拟机栈为执行 Java 方法服务, 而本地方法栈则为Native 方法服务, 如果一个 VM 实现使用 C-linkage 模型来支持 Native 调用, 那么该栈将会是一个C 栈,但 HotSpot VM 直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。

4. 堆(Heap-线程共享)-运行时数据区

是被线程共享的一块内存区域,创建的对象和数组都保存在 Java 堆内存中,也是垃圾收集器进行 垃圾收集的最重要的内存区域。由于现代 VM 采用分代收集算法, 因此 Java 堆从 GC 的角度还可以 细分为: 新生代(Eden 区、From Survivor 区和 To Survivor 区)和老年代。在JVM启动时创建。存放了对象的实例及数组(所有new的对象,堆内存不足最常见的异常就是OOM(OutOfMemoryError),栈内存溢出最常见的错误是StackOverflowError,(递归往往伴随着压栈操作,容易导致栈溢出)

5. 方法区/永久代(线程共享)

即我们常说的永久代(Permanent Generation), 用于存储被 JVM 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. HotSpot VM 把 GC 分代收集扩展至方法区, 即使用 Java堆的永久代来实现方法区, 这样 HotSpot 的垃圾收集器就可以像管理 Java 堆一样管理这部分内存,而不必为方法区开发专门的内存管理器(永久带的内存回收的主要目标是针对常量池的回收和类型 的卸载, 因此收益一般很小)。但是Java8彻底的移除了堆的永久代,取而代之的是元空间(MetaSpace),它最大的特点就是存储在计算机的物理内存,这样的话减少了方法区进行垃圾回收的概率,提升效率,一般情况下,是不会出现OOM的。

 

特别注意:

在堆、栈中存在数据共享线程共享的问题。

对于数据共享

int a = 3; 
int b = 3; 
编译器先处理int a = 3;首先它会在栈中创建一个变量为a的引用,然后查找有没有字面值为3的地址,没找到,就开辟一个存放3这个字面值的地址,然后将a指向3的地址。接着处理int b = 3;在创建完b的引用变量后,由于在栈中已经有3这个字面值,便将b直接指向3的地址。这样,就出现了a与b同时均指向3的情况,即共享了3这个栈数据。

对于String类型来说,编译期已经创建好的(String a="123" ,双引号定义的内容)存在常量池里面,如果是运行期则存在堆中(String b=new String("123"),new 出来的对象),而等号的左边为引用对象。

对于栈和常量池中的数据可以共享,即可以有多个引用对象;而对于堆来说,数据不可以共享,只能有一个引用对象。
 

对于线程共享

所有线程共享堆,但每个线程都有自己的寄存器和自己的栈。