JAVA运行时内存模型

JAVA运行时内存模型

对于部分Java程序员来说，Java内存分为堆和栈，这其实是非常粗略的一种划分，这里的堆对应内存模型中Java堆，栈对应内存模型中虚拟机栈，这是不全面的认识。实际上，运行时内存模型有五大区域，分为线程私有和线程共享两大类。其中线程私有的数据区包含程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈，线程共享的数据区包含堆、方法区，注意在方法区中有一个常量池。

线程私有

• 程序计数器：

  记录正在执行的字节码地址，每个线程都有自己的计数器，是私有内存空间。

• 虚拟机栈：

  就是通常说的栈内存，方法执行的位置，每个方法执行时会在虚拟机栈中创建栈帧(不包含Native方法)，方法执行过程，对应虚拟机栈的入栈到出栈的过程。

  • 栈帧是用来支持虚拟机进行方法执行的数据结构，栈帧包含：
    • 局部变量表：存放方法参数和方法内部定义的局部变量，以slot为最小单位。
    • 操作数栈：虚拟机把操作数栈作为它的工作区，大多数指令都要从这里弹出数据，执行运算，然后把结果压回操作数栈。
    • 动态连接：运行时常量池中该栈帧所属方法的引用。
    • 方法返回地址：正常退出，执行引擎遇到的方法返回的字节码，将返回值传递给调用者。异常退出，并且未捕获异常，那将不会有任何返回值。
    • 额外附加信息：规范没有明确规定，由具体虚拟机实现。

• 本地方法栈：

  虚拟机执行Native方法的内存区域，某些虚拟机的实现直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一，比如Sun HotSpot虚拟机。

线程共享

• 堆：

  分配对象的内存区域，是Java虚拟机专利的最大的一块内存，也是GC的主战场，里卖弄存放的几乎多有的对象实例和数据数据，(JIT编译器有栈上分配、标量替换等优化技术的实现导致部分对象实例数据不存在Java堆中，而是存在栈内存中)。

  • 从内存回收的角度，为了更快的回收内存，Java堆被分为新生代和老年代。

  • 从内存分配的角度，为了更快的分配内存，Java堆可以划分出线程私有的分配缓冲区(Thread Local Alloction Buffer，TLAB)。

    对象实例的结构：对象头、实例数据、填充数据；注意，堆上分配内存是兵发进行的，虚拟机采用CAS加失败重试保证原子性操作，或者采用每个线程预先分配TLAB内存。

• 方法区：

  存放虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、编译器编译后的字节码数据。

• 常量池：

  常量池是方法区的一部分，存放编译器生成的各种字面量和符号引用；另外运行期也可将新的常量加入常量池中。

  • 字面量：与Java语言中常量概念相近，包含文本字符串、声明位final的常量值等。
  • 符号引用：编译语言层面的概念，包含以下三类：
    • 类和接口的全限名。
    • 字段的名称和描述符。
    • 方法名称和描述符。