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JVM 内存模型

抽象模型

JVM 内存模型

程序计数器(Program Counter Register)

  • 程序计数器是 JVM 中一块较小的内存区域,保持当前线程执行的字节码指令的内存地址。
  • 如果线程执行的是 Java 方法,计数器记录的是正在执行的字节码指令的地址,如果正在执行的是 native 方法,计数器的值为 undefined。
  • 为了使线程切换后能够恢复到正确的执行位置,每个线程都有一个独立的程序计数器,各线程互不影响。

程序计数器

虚拟机栈(VM Stack)

栈帧

虚拟机栈是线程隔离的,每个线程都有自己独立的虚拟机栈,这个栈中又会包含多个栈帧。

  • 每调用一个方法时就会往栈中压入一个栈帧
  • 栈帧存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。
  • 每一个方法从调用到返回的过程,就对应一个栈帧从入栈到出栈的过程

虚拟机栈

虚拟机栈的内存通过 -Xss 参数分配。

本地方法栈(Native Method Stack)

  • 本地方法栈的功能和特点与虚拟机栈类似,具有线程隔离的特点,能抛出 StackOverFlowError 和 OutOfMemory 异常。
  • 本地方法栈服务的是对象是 JVM 执行的 native 方法。

HotSpot 虚拟机不区分虚拟机栈和本地方法栈,两者是一块。

方法区(Method Area)

方法区

  • 保存被加载过的类的信息,static 变量信息也保存在方法区中。
  • 方法区是线程共享的,当有多个线程都用到一个类的时候,而这个类还没有加载,则应该只有一个线程去加载类,让其他线程等待。

方法区

堆(Heap)

在 JVM 所管理的内存中,堆区是最大的一块。Java 堆可以处于物理上不连续的内存空间中,只要逻辑上是连续的即可。

堆

堆分为新生代和老年代。新生代又分为 Eden、Survivor From、Survivor To 三个区,他们的比例为 8 : 1 : 1

  • Eden 区:新对象的出生地(如果新对象占用内存很大,会直接分配到老年代)。当 Eden 区内存不够时会触发 MinorGC。
  • Survivor From 区:上一次 MinorGC 的存活对象。
  • Survivor To 区:保留了一次 MinorGC 中存活的对象。

新生代 MinorGC 使用复制算法

  1. 首先将 Eden 和 Survivor From 区中存活的对象复制到 Survivor To 区(如果对象的年龄达到了老年的标准,放置到老年区);
  2. 把这些对象的年龄 +1(如果 Survivor To 空间不够则放置到老年区);
  3. 清空 Eden 和 Survivor From 区中的对象,将 Survivor To 和 Survivor From 互换,原来的 Survivor To 成为了下一次 MinorGC 时的 Survivor From 区。

老年代的对象比较稳定,MajorGC 不会频繁执行。MajorGC 使用标记-整理算法

  1. 扫描老年代对象,标记被回收对象。
  2. 将存活对象都向一端移动,然后清理掉端边界外的内存。

堆

可以通过参数 -Xmx -Xms 来指定运行时堆内存大小。

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