首页 > 系统相关 >【Java】虚拟机(JVM)内存模型全解析

【Java】虚拟机(JVM)内存模型全解析

时间:2024-09-25 10:47:55浏览次数:11  
标签:Java 对象 虚拟机 线程 内存 JVM 堆区

目录

一、运行时数据区域划分

版本的差异:

二、程序计数器

程序计数器主要作用

三、Java虚拟机

1. 虚拟机运行原理

2. 活动栈被弹出的方式

3. 虚拟机栈可能产生的错误

4. 虚拟机栈的大小

四、本地方法栈

五、堆

1. 堆区的组成:新生代+老生代

2. 堆空间的大小设置

3. 创建对象的内存分配

4. 堆区产生的错误

六、字符串常量

1. String 的两种创建方式

2. String 的intern()方法:

3. String的拼接

4. String s1 = new string("abc");这句代码创建了几个字符串对象?


        

        JVM 虚拟机在执行 Java 程序的过程中,会把它管理的内存划分成若干个不同的区域,每个区域有各自的不同的用途、创建方式及管理方式。有些区域随着虚拟机的启动一直存在,有些区域则随着用户线程的启动和结束而建立和销毁,这些共同组成了 Java 虚拟机的运行时数据区域,也被称为JVM内存模型

一、运行时数据区域划分

        JVM 虚拟机在执行 Java 程序的过程中会把它管理的内存划分成若干个不同的数据区域。由方法区堆区虚拟机栈本地方法栈程序计数器五部分组成。

        

版本的差异:

        JDK 1.8 之前分为:线程共享( Heap 堆区、Method Area 方法区)、线程私有(虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器)。

        JDK 1.8 以后分为:线程共享( Heap 堆区、MetaSpace 元空间)、线程私有(虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器)。       

                                                               ​​​​​​        

        其中虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器是线程私有的区域,所以随着线程消亡而结束。而线程共享的 Heap 堆区、 Metaspace 元空间会随着虚拟机的启动,一直存在

二、程序计数器

        程序计数器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。

程序计数器主要作用

  • 字节码解释器通过改变程序计数器来依次读取指令,从而实现代码的流程控制,如:顺序执行、选择、循环、异常处理。
  • 在多线程的情况下,程序计数器用于记录当前线程执行的位置,从而当线程被切换回来的时候,能够知道当前线程的运行位置,恢复当前线程的执行。

        程序计数器是唯一一个不会出现 OutofMemoryError 的内存区域,它随着线程的创建而创建,随着线程的结束而死亡。

三、Java虚拟机

        虚拟机栈是线程执行 Java 程序时,处理 Java 方法中内容的内存区域。虚拟机栈也是线程私有的区域,每个 Java方法被调用的时候,都会在虚拟机栈中创建出一个栈帧,而每个栈帧又由局部变量表、操作数栈、动态链接和方法返回四部分组成,有些虚拟机的栈帧还包括了一些附加信息。

        JVM 内存区域可以粗略的区分为堆内存(Heap)和栈内存(stack)。其中栈就是 JVM Stack 虚拟机栈,或者说是虚拟机栈中局部变量表部分,局部变量表主要存放了编译期可知的各种基本数据类型变量值( boolea、byte、char、short、int、float、long、double )、对象引用(reference 类型,它不同于对象本身,可能是一个指向对象起始地址的引用指针,也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置)。

1. 虚拟机运行原理

        每一次方法调用都会有一个对应的栈帧被压入 JVM Stack 虚拟机栈,每一个方法调用结束后,代表该方法的栈帧会从 JVM Stack 虚拟机栈中弹出。虚拟机栈是线程的私有区域,并且栈帧不允许被其他线程访问,所以不存在线程安全问题,栈帧弹出后就内存就会被系统回收,所以不也存在垃圾回收问题。

        在活动线程中,只有位于栈顶的帧才是有效的,称为当前活动栈帧,代表正在执行的当前方法。在 JVM 执行引擎运行时,所有指令都只能针对当前活动栈帧进行操作。虚拟机栈通过 pop 和 push 的方式,对每个方法对应的活动栈帧进行运算处理,方法正常执行结束,肯定会跳转到另一个栈帧上。

2. 活动栈被弹出的方式

        Java 方法有两种返回方式,不管哪种返回方式都会导致当前活动栈帧被弹出:

  • return 语句
  • 抛出异常

3. 虚拟机栈可能产生的错误

        Java 虚拟机栈会出现两种错误:StackOverFlowErrorOutOfMemoryError

  • StackOverFlowError:当线程请求栈的深度超过 JVM 虚拟机栈的最大深度的时候,就抛出 StackOverFlowError 错误。
  • OutofMemoryError:JVM 的内存大小可以动态扩展,如果虚拟机在动态扩展栈时无法申请到足够的内存空间,则抛出 OutOfMemoryError 异常。

4. 虚拟机栈的大小

        虚拟栈的大小可以通过 -Xss 参数设置,默认单位是 byte,也可以使用k,m,g作为单位(不区分大小写)。例如:-xss 1m

        在不同操作系统下的 -xss 默认值不同:

  •         Linux:1024k
  •         MacOs:1024k
  •         Windows:默认值依赖于虚拟机的内存

四、本地方法栈

        native 关键字修饰的本地方法被执行的时候,在本地方法栈中也会创建一个栈帧,用于存放该 native 本地方法的局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口信息。方法执行完毕后,相应的栈帧也会出栈并释放内存空间。也会出现StackOverFlowErrorOutOfMemoryError 两种错误。

五、堆

        Heap 堆区,用于存放对象实例数组的内存区域。

        Heap 堆区,是 JVM所管理的内存中最大的一块区域,被所有线程共享的块内存区域。堆区中存放对象实例,“几乎”所有的对象实例以及数组都在这里分配内存。

1. 堆区的组成:新生代+老生代

        从垃圾回收的角度,由于现在收集器基本都采用分代垃圾收集思想,所以JVM 中的堆区往往进行分代划分,例如:新生代和老年代。目的是更好地回收内存,或者更快地分配内存

        堆区的组成分为新生代(Young Generation)、老年代(Old Generation)。新生代被分为伊甸区(Eden)和幸存者区(from+to),幸存区又被分为Survivor 0(from)和Survivor 1(to)。

        新生代和老年代比例为1:2,伊甸区和s0、S1比例为 8:1:1,不同区域存放对象的用途和方式不同:
        
        (1)伊甸区( Eden):存放大部分新创建对象。

        (2)幸存区(Survivor):存放 Minor Gc 之后,Eden 区和幸存区( Survivor)本身没有被回收的对象。
        
        (3)老年代:存放 Minor Gc 之后且年龄计数器达到 15 依然存活的对象、 Major GC 和 Full GC 之后仍然存活的对象。

        

2. 堆空间的大小设置

        堆区的内存大小是可修改的,默认情况下,初始堆内存为物理内存的 1/64,最大为物理内存的 1/4。

  • -xms:设置初始堆内存,例如:-Xms64m
  • -Xmx:设置最大堆内存,例如:-Xmx64m
  • -Xmn:设置新生代内存,例如:-Xmx32m

3. 创建对象的内存分配

        创建一个新对象,在堆中的分配内存。

        大部分情况下,对象会在Eden区生成,当den 区装填满的时候,会触发 Young Garbage collection,即 YGC 垃圾回收的时候,在 Eden 区实现清除策略,没有被引用的对象则直接回收。
依然存活的对象会被移送到 Survivor区。Survivor 区分为s0和s1 两块内存区域。每次 Gc 的时候,它们将存活的对象复制到未使用的 Survivor空间(s0 或 s1),然后将当前正在使用的空间完全清除,交换两块空间的使用状态。每次交换时,对象的年龄会加 +1。
        
        如果 YGC 要移送的对象大于 Survivor 区容量的上限,则直接移交给老年一个对象也不可能永远呆在新生代,在中 一个对象从新生代晋升到老年代的阈值默认值是 15,可以在 Survivor 区交换 14 次之后,晋升至老年代。

        

4. 堆区产生的错误

        堆区最容易出现的就是 OutOfMemoryError 错误,这种错误的表现形式会
有以下两种:

        (1)OutOfMemoryError:Gc overhead Limit Exceeded:当JVM 花太多
时间执行垃圾回收,并且只能回收很少的堆空间时,就会发生此错误。
        
        (2)OutofMemoryError:Java heap space:假如在创建新的对象时,堆内存
中的空间不足以存放新创建的对象,就会引发此错误。

六、字符串常量

1. String 的两种创建方式

  • 第一种方式是在常量池中获取字符串对象
  • 第二种方式是直接在堆内存空间创建一个新的字符串对象

2. String 的intern()方法:

        检查指定字符串在常量池中是否存在?如果存在,则返回地址,如果不存在,则在常量池中创建。
        

3. String的拼接

        String str1 = "str";
        String str2 = "ing";
        
        String str3 ="str"+"ing"; // 常量池中的新字符串对象
        String str4= str1 + str2; //在堆中创建的新字符串对象
        String str5 ="string"; // 常量池中的已有字符串对象
        
        System.out.println(str3 == str4); //false
        System.out.println(str3 == str5); //true
        System.out.println(str4 == str5); //false

4. String s1 = new string("abc");这句代码创建了几个字符串对象?

        创建 1或 2 个字符串。如果常量池中已存在字符串常量“abc ”,则只会在堆空间创建一个字符串常量“ abc ”。如果常量池中没有字符串常量“ abc”,那么它将首先在池中创建,然后在堆空间中创建,因此将创建总共2个字符串对象。

标签:Java,对象,虚拟机,线程,内存,JVM,堆区
From: https://blog.csdn.net/weixin_71491685/article/details/142499353

相关文章

  • java中关于继承的题目4
    4.请用面向对象的思想,设计自定义类描述演员和运动员的信息设定1)演员类:属性包括:姓名,年龄,性别,毕业院校,代表作方法包括:自我介绍2)运动员类:属性包括:姓名,年龄,性别,运动项目,历史最好成绩方法包括:自我介始要求3)分析演员和运动员的公共成员,提取出父类—人类4)利用继承机制,实现......
  • java计算机毕业设计商品智能推荐系统(开题+程序+论文)
    本系统(程序+源码)带文档lw万字以上 文末可获取一份本项目的java源码和数据库参考。系统程序文件列表开题报告内容研究背景在当今数字化时代,随着电子商务的蓬勃发展和消费者需求的日益多元化,商品选择的丰富性达到了前所未有的高度。然而,这一繁荣背后也伴随着“信息过载”的......
  • java计算机毕业设计网上购物系统(开题+程序+论文)
    本系统(程序+源码)带文档lw万字以上 文末可获取一份本项目的java源码和数据库参考。系统程序文件列表开题报告内容研究背景随着互联网技术的飞速发展,电子商务已成为全球经济的重要组成部分,深刻改变了人们的消费习惯与商业模式。网上购物系统作为电子商务的核心平台,不仅为消......
  • ECMAScript与JavaScript的区别
    在现代Web开发中,JavaScript是一种不可或缺的语言,而ECMAScript则是JavaScript的标准化版本。理解二者之间的差异,有助于前端开发者更好地编写高效、可维护的代码。本指南将深入探讨ECMAScript与JavaScript的区别,并通过实际案例演示如何在实际开发中应用这些知识。2.ECMAScript......
  • java计算机毕业设计图书馆服务及分析系统(开题+程序+论文)
    本系统(程序+源码)带文档lw万字以上 文末可获取一份本项目的java源码和数据库参考。系统程序文件列表开题报告内容研究背景随着信息技术的飞速发展,图书馆作为知识传播与学术交流的重要场所,其服务模式与管理效率面临着前所未有的挑战与机遇。传统图书馆管理模式在应对海量图......
  • 【JAVA开源】基于Vue和SpringBoot学科竞赛管理系统
    本文项目编号T047,文末自助获取源码\color{red}{T047,文末自助获取源码}......
  • TestJavaIntChar
    packagecom.shrimpking.t1;/***CreatedbyIntelliJIDEA.**@Author:Shrimpking*@create2024/9/1411:19*/publicclassTestJavaIntChar{publicstaticvoidmain(String[]args){intnum=3;//整型变量charch='z�......
  • Java序列化、反序列化、反序列化漏洞
    目录1序列化和反序列化1.1概念1.2序列化可以做什么?3实现方式3.1Java原生方式3.2第三方方式4反序列化漏洞1序列化和反序列化1.1概念Java中序列化的意思是将运行时的对象转成可网络传输或者存储的字节流的过程。而反序列化正相反,是把字节流恢复成对象的过程。1.2序......
  • Java 初学 day04
    Java041、funaction方法1、定义:语句定义格式:修饰符返回值类型方法名(参数类型参数名,...){方法实现逻辑代码;return返回值;}2、名词解释:修饰符:publicstatic前几天只需要记住这一个固定写法就行,后面的学习过程中会改变这个修饰符返回值......
  • Java中关于继承的题目3
    3.某公司要开发新游戏,请用面向对象的思想,设计游戏中的蛇怪和蜈蚣精设定1)蛇怪类:属性包括:怪物名字,生命值,攻击力方法包括:攻击,移动(曲线移动),补血(当生命值<10时,可以补加20生命值)2)蜈蚣精类:属性包括:怪物名字,生命值,攻击力方法包括:攻击,移动(飞行移动)要求1)分析蛇怪和蜈蚣精的......