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JVM內存布局

我們 其中 1.7 direct mysql const ati nio 存儲

JVM在執行 Java 程序的過程中會把它管理的內存劃分成若幹個不同的數據區域。
運行時數據區域
這些組成部分一些事線程私有的,其他的則是線程共享的。

線程私有的:

程序計數器
虛擬機棧
本地方法棧
線程共享的:


方法區
直接內存
程序計數器

程序計數器是一塊較小的內存空間,可以看作是當前線程所執行的字節碼的行號指示器。字節碼解釋器工作時通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執行的字節碼指令,分支、循環、跳轉、異常處理、線程恢復等功能都需要依賴這個計數器來完成。

另外,為了線程切換後能恢復到正確的執行位置,每條線程都需要有一個獨立的程序計數器,各線程之間計數器互不影響,獨立存儲,我們稱這類內存區域為“線程私有”的內存。

Java 虛擬機棧

與程序計數器一樣,Java虛擬機棧也是線程私有的,它的生命周期和線程相同,描述的是 Java 方法執行的內存模型。

Java 內存可以粗糙的區分為堆內存(Heap)和棧內存(Stack),其中棧就是現在說的虛擬機棧,或者說是虛擬機棧中局部變量表部分。

局部變量表主要存放了編譯器可知的各種數據類型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、對象引用(reference類型,它不同於對象本身,可能是一個指向對象起始地址的引用指針,也可能是指向一個代表對象的句柄或其他與此對象相關的位置)。

本地方法棧

和虛擬機棧所發揮的作用非常相似,區別是: 虛擬機棧為虛擬機執行 Java 方法 (也就是字節碼)服務,而本地方法棧則為虛擬機使用到的 Native 方法服務。 在 HotSpot 虛擬機中和 Java 虛擬機棧合二為一。

Java 虛擬機所管理的內存中最大的一塊,Java 堆是所有線程共享的一塊內存區域,在虛擬機啟動時創建。此內存區域的唯一目的就是存放對象實例,幾乎所有的對象實例以及數組都在這裏分配內存。

Java 堆是垃圾收集器管理的主要區域,因此也被稱作GC堆(Garbage Collected Heap).從垃圾回收的角度,由於現在收集器基本都采用分代垃圾收集算法,所以Java堆還可以細分為:新生代和老年代:在細致一點有:Eden空間、From Survivor、To Survivor空間等。進一步劃分的目的是更好地回收內存,或者更快地分配內存。

方法區

方法區與 Java 堆一樣,是各個線程共享的內存區域,它用於存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據。雖然Java虛擬機規範把方法區描述為堆的一個邏輯部分,但是它卻有一個別名叫做 Non-Heap(非堆),目的應該是與 Java 堆區分開來。

HotSpot 虛擬機中方法區也常被稱為 “永久代”,本質上兩者並不等價。僅僅是因為 HotSpot 虛擬機設計團隊用永久代來實現方法區而已,這樣 HotSpot 虛擬機的垃圾收集器就可以像管理 Java 堆一樣管理這部分內存了。但是這並不是一個好主意,因為這樣更容易遇到內存溢出問題。

相對而言,垃圾收集行為在這個區域是比較少出現的,但並非數據進入方法區後就“永久存在”了。

運行時常量池

運行時常量池是方法區的一部分。Class 文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外,還有常量池信息(用於存放編譯期生成的各種字面量和符號引用)

既然運行時常量池時方法區的一部分,自然受到方法區內存的限制,當常量池無法再申請到內存時會拋出 OutOfMemoryError 異常。

JDK1.7及之後版本的 JVM 已經將運行時常量池從方法區中移了出來,在 Java 堆(Heap)中開辟了一塊區域存放運行時常量池。同時在 jdk 1.8中移除整個永久代,取而代之的是一個叫元空間(Metaspace)的區域

在JVM中類加載過程中,在解析階段,Java虛擬機會把類的二級制數據中的符號引用替換為直接引用。

1.符號引用(Symbolic References): 

符號引用以一組符號來描述所引用的目標,符號可以是任何形式的字面量,只要使用時能夠無歧義的定位到目標即可。例如,在Class文件中它以CONSTANT_Class_info、CONSTANT_Fieldref_info、CONSTANT_Methodref_info等類型的常量出現。符號引用與虛擬機的內存布局無關,引用的目標並不一定加載到內存中。在
Java
中,一個java類將會編譯成一個class文件。在編譯時,java類並不知道所引用的類的實際地址,因此只能使用符號引用來代替。比如org.simple.People類引用了org.simple.Language類,在編譯時People類並不知道Language類的實際內存地址,因此只能使用符號org.simple.Language(假設是這個,當然實際中是由類似於CONSTANT_Class_info的常量來表示的)來表示Language類的地址。各種虛擬機實現的內存布局可能有所不同,但是它們能接受的符號引用都是一致的,因為符號引用的字面量形式明確定義在Java虛擬機規範的Class文件格式中。

2.直接引用:
直接引用可以是
(1)直接指向目標的指針(比如,指向“類型”【Class對象】、類變量、類方法的直接引用可能是指向方法區的指針)
(2)相對偏移量(比如,指向實例變量、實例方法的直接引用都是偏移量)
(3)一個能間接定位到目標的句柄
直接引用是和虛擬機的布局相關的,同一個符號引用在不同的虛擬機實例上翻譯出來的直接引用一般不會相同。如果有了直接引用,那引用的目標必定已經被加載入內存中了。

直接內存

直接內存並不是虛擬機運行時數據區的一部分,也不是虛擬機規範中定義的內存區域,但是這部分內存也被頻繁地使用。而且也可能導致OutOfMemoryError異常出現。

JDK1.4中新加入的 NIO(New Input/Output) 類,引入了一種基於通道(Channel) 與緩存區(Buffer) 的 I/O 方式,它可以直接使用Native函數庫直接分配堆外內存,然後通過一個存儲在 Java 堆中的 DirectByteBuffer 對象作為這塊內存的引用進行操作。這樣就能在一些場景中顯著提高性能,因為避免了在 Java 堆和 Native 堆之間來回復制數據。 歡迎工作一到五年的Java工程師朋友們加入Java群: 891219277
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本機直接內存的分配不會收到 Java 堆的限制,但是,既然是內存就會受到本機總內存大小以及處理器尋址空間的限制。

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