跟我一起学JVM(一)——Java虚拟机的内存结构

清疚 2023-06-29 02:23 53阅读 0赞

Java编程语言的特性就是兼容各种平台，这也是Java得到不断发展的重要因素之一。有没有人想过为什么会兼容呢？

在一开始接触Java的时候我们就需要安装Java virtual machine（JVM）以及JDK，平台兼容性的核心技术就在于JVM，因为Java程序是运行在JVM上，与操作系统之间的协调通信都是由JVM帮着完成的，所以只要由JVM的地方就能运行Java。

趁着假期打算出一个对于Java虚拟机知识点以及调优的专题（看完性能今天终于开始撸JVM了！！！）。JVM的很多数据都是默认配置好的，但是当我们真的在开发过程中，随着用户增多，系统压力增大，总会遇到一些OOM（out of memory）StackOverFlow，内存泄漏等线上问题，对于JVM的了解有助于我们诊断问题并作出相应的措施解决问题。

老规矩，先来一幅脑图理清学习的思路  
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本文主要聚焦于自动内存管理中虚拟机内存划分模块，后面的将随着我们学习的深入一点点进行完善。

Java虚拟机内存有几个部分组成  
**1.程序计数器  
2.虚拟机栈  
3.本地方法栈  
4.方法区  
5.Java堆**

程序计数器其实就是一个指向内存的指针，用来取字节码的指令，相当于**程序运行过程中的指南针**。学过计算机组成与设计的同学知道程序指针PC就是指向存放指令的地方，**使得程序按照指令规定的顺序进行执行**，不然一堆jump跳转，branch分支指令肯定会让程序迷失方向，不知道自己运行到什么地方了。Java虚拟机内的程序计数器一个道理，它是线程私有的，每条独立线程都对应一个程序计数器，这样线程运行的时候才不会迷路。

虚拟机栈也是线程私有的，这也就意味着和程序计数器一样，生命周期与该线程的生命周期一样。如果该线程结束了，那么该线程对应的一切虚拟资源都将不复存在。虚拟机栈的作用就是存储该线程程序中局部变量表，操作数栈，方法的出口等信息。说白了就是用来**存放程序在执行Java方法时所需存储的信息**。

本地方法栈，顾名思义就是用来**存储执行本地方法时候需要存的信息的地方**，因为Java的底层方法很多是用C/C++写的，也就牵扯到对于本机操作系统相关方法的调用，Java中的native关键字就是用来描述本地方法的。本地方法的源代码可以参照openJDK。

Java堆是JVM内存划分中比较重要的一环，因为它是内存划分中占空间最大的一块，也是被所有线程共享的区域。它的作用就是用来**存放Java对象实例**（在JVM老版本中，Java堆只用来存放Java对象，随着编译器优化，现在并不是所有的对象都在Java堆中创建了，但大部分对象依旧是存在于堆中的）

Java堆空间又被分为几个部分，大的方面可以分为两部分，分别是**新生代**（young）和**老年代**（old）（其实就是根据对象存在的时间长度来判断），往细致方面进一步区分的话，**新生代又分为Eden（伊甸园）, From Survivor, To Survivor**，所以一个对象从Eden区域诞生，要进入到old需要经过所谓的“层层筛选”，从Eden到From Survivor，再到To Survivor，如果依旧存活才能进入old。能不能成为“天选之人”就看程序员为这个对象赋予了什么样的地位了，毕竟垃圾回收程序就像机器人一样到处巡视，如果有对象不被使用，那就要被清除，并释放所占用的内存空间供给其他对象使用，对象中只有真正的“强者”才能升级到old区域不被清除。Java堆就和操作系统中的虚拟内存一样，物理地址上可以不连续，只要逻辑上正确即可。

最后一块就是方法区了，它也是线程共享的内存区域，经常用来**存储类的信息，常量，静态变量等**，因为方法区主要存储的是类的一些基本信息，而不是对象，所以此处的垃圾回收（可以理解为内存空间回收）比较少见。大量的回收则是发生在Java堆空间。为了提高效率，方法区习惯性在程序运行的过程中加载程序所需常量信息，所以方法区中有一块区域为“运行时常量池”（存放常量的地方）。

今天的分享主要是剖析Java虚拟机的内存组成，脑图的其他部分将在后面几次分享中逐步完善，如果有不妥之处也希望大家指出，欢迎交流：）喜欢的别忘了三连，谢谢～

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