JVM内存模型架构图
1、程序计数器
程序计数器确保正确的上下文切换。
当同时进行的线程数超过CPU数或其内核数时,就要通过时间片轮询分派CPU的时间资源,不免发生线程切换。这时,每个线程就需要一个属于自己的计数器来记录下一条要运行的指令。如果执行的是JAVA方法,计数器记录正在执行的java字节码地址,如果执行的是native方法,则计数器为空。
而在单线程环境,程序计数器理论上是不必要的。
2、虚拟机栈
虚拟机栈是线程私有的,即每个线程都有个自己的虚拟机栈,与线程在同一时间创建。管理JAVA方法执行的内存模型。每个方法执行时都会创建一个桢栈来存储方法的的变量表、操作数栈、动态链接方法、返回值、返回地址等信息。
栈的大小决定了方法调用的可达深度(递归多少层次,或嵌套调用多少层其他方法,-Xss参数可以设置虚拟机栈大小)。
栈的大小可以是固定的,或者是动态扩展的。如果请求的栈深度大于最大可用深度,则抛出stackOverflowError;如果栈是可动态扩展的,但没有内存空间支持扩展,则抛出OutofMemoryError。
使用jclasslib工具可以查看class类文件的结构。下图为栈帧结构图:
3、本地方法栈
与虚拟机栈作用相似。但它不是为Java方法服务的,而是本地方法(C语言)。由于规范对这块没有强制要求,不同虚拟机实现方法不同。
4、方法区
方法区是理论概念,实际实现有jdk8后的元空间、jdk8前的永久代。
方法区是线程共享的,用于存放被虚拟机加载的类的元数据信息,如常量、静态变量和即时编译器编译后的代码。若要分代,算是永久代(老年代),以前类大多“static”的,很少被卸载或收集,现回收废弃常量和无用的类。其中运行时常量池存放编译生成的各种常量。(如果hotspot虚拟机确定一个类的定义信息不会被使用,也会将其回收。回收的基本条件至少有:所有该类的实例被回收,而且装载该类的ClassLoader被回收)
5、堆
存放对象实例和数组,是垃圾回收的主要区域,分为新生代和老年代。刚创建的对象在新生代的Eden区中,经过GC后进入新生代的S0区中,再经过GC进入新生代的S1区中,15次GC后仍存在就进入老年代。这是按照一种回收机制进行划分的,不是固定的。若堆的空间不够实例分配,则OutOfMemoryError。
Young Generation 即图中的Eden + From Space(s0) + To Space(s1)
Eden 存放新生的对象
Survivor Space 有两个,存放每次垃圾回收后存活的对象(s0+s1)
Old Generation Tenured Generation 即图中的Old Space主要存放应用程序中生命周期长的存活对象
堆和栈的区别
栈是运行时单位,代表着逻辑,内含基本数据类型和堆中对象引用,所在区域连续,没有碎片;
堆是存储单位,代表着数据,可被多个栈共享(包括成员中基本数据类型、引用和引用对象),所在区域不连续,会有碎片。
栈内存用来存储局部变量和方法调用,而堆内存用来存储Java中的对象。
无论是成员变量,局部变量,还是类变量,所保存的只是引用地址,它们指向的对象都存储在堆内存中。