JAVA虚拟机 之 JVM内存空间

大家好,我是飘渺~~

今天,跟大家一起聊聊关于JVM内存空间的话题,这也是一线互联网大厂面试中经常被问及的问题,建议小伙伴们收藏后经常拿出来翻阅,重在理解。好了,不多说了,开始今天的正题。
JVM会把内存划分成不同的数据区域,那加载的类是分配到哪里呢?下图是内存的各个区域,包括:方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器。

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方法区

方法区用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。类的加载中提到了类加载的五个阶段。在加载阶段,会将字节流所代表的静态存储结构转化为方法区的运行时数据结构,在准备阶段,会将变量所使用的内存都将在方法区中进行分配。

程序计数器

来一个简单的代码,计算(1+2)*3并返回

public int cal() {
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = 3;
    return (a + b) * c;
}

这段代码在加载到虚拟机的时候,就变成了以下的字节码,虚拟机执行的时候,就会一行行执行。

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java是多线程的,在线程切换回来后,它需要知道原先的执行位置在哪里。用来记录这个执行位置的,就是程序计数器,为了保证线程间的计数器相互不影响,这个内存区域是线程私有的。

虚拟机栈

虚拟机栈也是线程私有的,生命周期与线程相同。每个线程都有自己的虚拟机栈,如果这个线程执行了一个方法,就会创建一个栈帧,方法从调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。比如下面的例子,fun1调用fun2,fun2调用fun3,fun3创建Hello对象。

public void fun1() {
    fun2();
}

public void fun2() {
    fun3();
}

public void fun3() {
    Hello hello = new Hello();
}

调用的时候,流程图如下:

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执行完成的时候,流程图如下:

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每一个栈帧都包括了局部变量表、操作数栈、动态连接、方法返回地址和一些额外的附加信息。局部变量主要是存放方法参数以及方法内部定义的局部变量,操作数栈是一个后入先出栈,当方法刚刚开始执行的时候,这个方法的操作数栈是空的,在方法的执行过程中,会有各种字节码指令往操作数栈中写入和提取内容,也就是出栈/入栈操作。

我们通过上面(1+2)*3的例子,把方法区、程序计数器、虚拟机栈的协同工作理一下。首先通过javap查看它的字节码,经过类加载器加载后,此时这个字节码存在方法区中。stack表示栈深度是2,locals是本地变量的slot个数,args_size是入参的个数,默认是this。栈的深度、本地变量个数,入参个数,都是在编译器决定的。

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如下图,指令的位置是方法区,局部变量和操作数栈的位置是虚拟机栈,程序计数器就在程序计数器(这个下面的图就不再重复)。当执行偏地址为0的指令的时候,程序计数器为0,局部变量第一个值是this,当前的指令就是方法区0:iconst_1,指令iconst_1就是把int常量值1进栈,这个1就到了虚拟机栈的操作数栈中。

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当执行偏地址为1的指令的时候,程序计数器为1,把操作数栈的值赋值到局部变量,此时操作数栈清空了,局部变量多了一个1,这条指令执行完,就是对应上面int a=1的语句。

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另外b,c两个语句的赋值,对应着2,3,4,5指令,这边不再重复。执行完5后,如下图所示:

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执行6的时候,是执行iload_1,就是把第二个int型局部变量压入栈顶,这里的变量是1。

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执行7的时候,是执行iload_2,就是把第三个int型局部变量压入栈顶,这里的变量是2。

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执行8的时候,是iadd语句,指的是栈顶的两个int型元素出栈,得到结果后再压入栈顶。

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执行9的时候,把栈顶的元素3,赋值到第五个局部变量。

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执行到11的时候,把第五个局部变量值压入栈顶,执行到13的时候,把第四个局部变量值压入栈顶,执行14的时候,栈顶的两个int型元素出栈,相乘后的结果入栈,执行15的时候,从当前方法返回当前栈顶int型元素。这些与上面的相加差不多,就不再赘述了。

堆内存区域的唯一目的就是存放对象实例,几乎所有的对象实例都在这里分配内存。比如上面的fun1调用fun2,fun2调用fun3,fun3创建Hello对象。fun3方法中创建对象时,就是在堆中创建的,并且把地址赋值给fun3的局部变量。Java堆中还可以细分为:新生代和老年代;新生代还细分为Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间。

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总结

整体流程如下,先把java文件编译成class文件,通过类加载器加载到方法区。线程调用方法的时候,会创建一个栈帧,读取方法区的字节码执行指令,执行指令的时候,会把执行的位置记录在程序计数器中,如果创建对象,会在堆内存中创建,方法执行完,这个栈帧就会出栈。

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内存参数

-XX:PermSize:永久代内存容量。

-XX:MaxPermSize:永久代最大内存容量。

-Xss:栈内存容量。

-Xms:堆内存容量。

-Xmx:堆最大内存容量,通常和-Xms设置一样,防止运行时扩容产生的影响。

-Xmn:新生代内存容量,老年代就是堆内存容量-新生代内存容量

-XX:SurvivorRatio=8:新生代还细分为Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间,设置为8代表Eden空间:From Survivor空间:To Survivor空间=8:1:1,比如新生代有10M,那Eden空间占8M,From Survivor空间、To Survivor空间各占1M。

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转自:segmentfault.com/a/1190000038322634