一起来学习JVM吧
我们在学习C++的时候知道,每一个new操作都要对应相应的delete操作,否则会出现内存泄漏的问题,同理C语言的malloc和free也是如此。那么对于Java这门语言,我们却无需这样做,这一切都归结于JVM的强大,在虚拟机自动内存管理机制的帮助下,我们一般只需创建对象(申请内存),而不需要关注或者主动的销毁对象。不过,也正是因为我们把内存控制的权力交给了JVM,一旦出现内存泄漏和溢出方面的问题,如果不了解JVM如何使用内存,那么排查起来会异常困难。所以这篇博客就让我们来看看Java的内存区域~
JVM在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为JVM将内存主要划分为五个区域:方法区、Java堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。如下如所示:
我们一个一个来看这些区域都有什么用途~
程序计数器(Program Counter Register)
这是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。字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令,分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。
一般来讲,在任何一个确定的时刻,一个处理器只能执行一条线程中的指令,为了线程切换后能恢复到正确的执行位置,每条线程都需要有一个独立的程序计数器,各条线程之间计数器独立存储,互不影响,我们称这类内存区域为“线程私有”。
这里注意,如果线程执行是一个Java方法的时候,计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址;当执行的是Native的方法的时候,计数器指令为空;此区域是JVM规范中唯一没有规定任何OOM情况的区域。
Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)
与程序计数器一样,Java虚拟机栈也是线程私有的,它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型:每个方法在执行的同时会创建一个栈帧(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。每个方法从调用到执行完成的过程,就对应着一个栈帧在JVM中入栈到出栈的过程。
我们通常说的“栈”就是虚拟机栈,或者说是虚拟机栈中的局部变量表。局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型、对象引用和returnAddress类型。局部变量表所需的内存空间在编译器完成分配,当进入一个方法时,这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的,在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
JVM规范在这里规定了两种异常情况,一种是线程请求栈的深度大于虚拟机栈所允许的深度,这时候将会抛出StackOverflowError异常;还有一种是如果JVM允许动态扩展虚拟机栈的时候,没办法分配到内存就会报OOM异常。
本地方法栈(Native Method Stack)
与虚拟机栈执行的基本相同,唯一的区别就是虚拟机栈是执行Java方法的,本地方法栈是执行native方法的。
Java堆(Java Heap)
Java堆是JVM所管理内存中最大的一块,被所有线程共享,JVM启动时创建。唯一目的就是存放对象实例。Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中,只要逻辑上连续即可。如果在堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法再扩展时,将抛出OOM异常。当前主流虚拟机都是可以扩展的。
方法区(Method Area)
各个线程共享,用于存储已被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。
方法区在物理上也是不需要连续的,可以选择固定大小或者扩展的大小,还可以选择不实现垃圾收集。相对而言,方法区的垃圾回收是比较少见的,这就是方法区为什么被称为“永久区”的原因,但其实方法区也是可以执行回收的,该区域主要是针对常量池的回收和类型的卸载。在方法区也规定无法满足内存分布的时候,将会抛出OOM异常。
运行时常量(Runtime Constant Pool)其实是方法区的一部分。 用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用,这部分内容在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。因其是方法区的一部分,所以也受到内存方法的限制,当常量池无法再申请到内存时会抛OOM异常。
****直接内存(Direct Memory)
直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分,也不是JVM中定义的内存区域。但如果这部分内存也被频繁使用,也可能导致OOM异常。
现在我们已经大致知道了JVM内存的分布情况,下一篇博客我们将进一步探讨对象创建的过程and so on…