1 JVM的記憶體區域佈局

• java程式碼的執行步驟有三點

  • java原始碼檔案->編譯器->位元組碼檔案
  • 位元組碼檔案->JVM->機器碼
  • 機器碼->系統CPU執行

• JVM執行的位元組碼需要用類載入來載入；位元組碼檔案可以來自本地檔案，可以在網路上獲取，也可以實時生成。就是說你可以跳過寫java程式碼階段，直接生成位元組碼交由JVM執行

• 其中Java虛擬機器棧、程式計數器、Heap、本地方法棧、Metaspace屬於JVM執行時的記憶體；按是否執行緒共享則可以分兩類

• JAVA堆和MetasSpace元空間屬於執行緒共享的；虛擬機器棧和本地方法棧、程式計數器是執行緒私有的

2 JVM五大資料區域介紹

• 2.1 程式計數器（Progarm Counter Register)

  • 一塊較小的記憶體空間, 是當前執行緒所執行的位元組碼的行號指示器。執行緒有一個獨屬的程式計數器，位元組碼解析工作時需要程式計數器來選取下一指令，分支、迴圈、跳轉等依賴它
  • 正在執行java方法執行緒的計數器記錄的是虛擬機器位元組碼指令的地址；如果還是Native方法，則為空
  • 程式計數器記憶體區域是唯一一個在虛擬機器中沒有規定任何OutOfMemoryError錯誤的區域

• 2.2 虛擬機器棧(Virtual Machine Stack)

  • Java方法執行的記憶體模型：每個方法在執行的同時都會建立一個棧幀(Stack Frame)用於儲存區域性變量表、運算元棧、動態連結、方法出口等資訊
  • 每一個方法從呼叫直至執行完成的過程，就對應著一個棧幀在虛擬機器棧中入棧到出棧的過程
  • 棧幀是用來儲存資料和部分過程結果的資料結構，同時也被用來處理動態連結(Dynamic Linking)、 方法返回值和異常分派(Dispatch Exception)。棧幀隨著方法呼叫而建立，隨著方法結束而銷燬(無論方法是正常完成還是異常完成)
  • 如果執行緒請求的棧深度大於虛擬機器允許深度，則丟擲StackOverflowError；擴充套件時無法申請到足夠記憶體，則丟擲OutOfMemeryError

• 2.3 本地方法棧(Native Method Stack)

  • 本地方法棧和虛擬機器棧作用類似，區別是虛擬機器棧為執行Java方法服務，而本地方法棧則為Native方法服務。(HopShot的實現 直接把本地方法棧和虛擬機器棧合二為一）

• 上述3類區域，生命週期與Thread相同，即：執行緒建立時，相應的記憶體區建立，執行緒銷燬時，釋放相應記憶體

• 2.4 堆(Heap)

  • 執行緒共享的一塊記憶體區域，幾乎所有的物件例項在這裡分配記憶體，也是垃圾收集器進行垃圾收集的最重要的記憶體區域。因此很多時候也叫GC堆
  • 執行緒私有的分配快取區(Thread Local Alloaction Buffer)也是在堆劃分出來的
  • JDK8的版本，因使用元空間代替永久代，字串常量池和類的靜態變數也放入java堆中

• 2.5 元空間(MetaSpace)

  • 主要儲存類的元資料，比如類的各種描述資訊，類名、方法、欄位、訪問限制等，既編譯器編譯後的程式碼等資料
  • 執行時常量池：Class檔案中除了有類的版本、欄位、方法等描述等資訊外；還有一項資訊是常量池，用於存放編譯期生成的各種字面量和符號引用，這部分將在類載入後存放到元空間的執行時常量池中

• 使用元空間代替永久代原因

  • 永久代的大小是在啟動時固定好的，很難進行調優；太大則容易導致永久代溢位；太小在執行時，容易丟擲OutOfMemeryError
  • 字串存在永久代中，使用時易出問題，由於永久代記憶體經常不夠用，爆出異常OutOfMemoryError: PermGen

• CodeCache

  • JVM生成的native code存放的記憶體空間稱之為Code Cache；JIT編譯、JNI等都會編譯程式碼到native code，其中JIT生成的native code佔用了Code Cache的絕大部分空間

• 直接記憶體

  • 它並不是虛擬機器執行時資料區的一般分，也不在規範定義。JDK1.4，引入了Channel(通道)與Buffer(快取區)的I/O方式，它可以使用Native函式分配堆外記憶體，可通過DirectByteBuffer操作。

3 JVM執行時記憶體佈局和JMM記憶體模型區別

• JVM記憶體區域是指JVM執行時將記憶體資料分割槽域儲存，強調對記憶體空間的劃分
• JAVA記憶體模型是Java語言在多執行緒併發情況下對於共享變數記憶體操作的規範：解決變數在多執行緒的可見性、原子性的問題

總結

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