JVM内存模型之线程栈和堆内存

绝地灬酷狼 2023-07-12 08:45 95阅读 0赞

# JVM内存模型 #

相信有很多人面试的时候都会被问到有关于JVM的问题，我相信很多大牛都可以很轻松的回答出来，但是也有很多的人（包括我）只懂其表不懂其里，因此通过这篇文章可以令大家对JVM有个认识。

首先看一下JVM的内存模型：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODE2ODk0Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70]

这图大家应该很熟悉，后面我会一一介绍他们之间相互的作用，先把JVMTest的代码奉上:

public class JVMTest { 
        public int compute(){ 
            int a = 1;
            int b = 2;
            int c = (a + b) * 10;
            return c;
        }
        public static void main(String[] args) { 
            JVMTest jvmTest = new JVMTest();
            jvmTest.compute();
            System.out.println(123);
        }
    }

代码没什么特别，就是简单的逻辑运算。都准备好了就开始正事。

## 线程栈 ##

在我们执行main方法的时候，JAVA虚拟机会分配一部分内存区域用于存储线程独享的局部变量，而这部分内存区域就是JVM模型中的线程栈。如下图所示：  
![在这里插入图片描述][2020030720090910.png]  
线程栈由多个栈帧组成，什么是栈帧？就是当一执行某个方法时，就会马上在线程栈中分配一块内存区域，用于存放这个方法的局部变量。如上面的代码，当我们执行main方法时就会在线程栈中压入一个main方法的栈帧，如下图所示：  
![在这里插入图片描述][20200307200923948.png]  
当执行main方法的时候，会执行jvmTest.compute()方法，这时候就会压入一个compute()方法的栈帧，如图所示：  
![在这里插入图片描述][20200307201010933.png]  
到这里，大家都应该明白为什么要用栈的结构来存放线程局部变量，当compute()方法执行完时，就会立刻出栈，马上释放资源，然后回到main()方法中继续执行，当main()方法执行完，就会出栈释放内存。先调用的方法最后销毁，栈的特性非常符合这一行为。

栈帧主要包括下面四个组成部分：

1.  局部变量
2.  动态链接
3.  操作数栈
4.  方法出口

要讲述这几个部分还是要结合代码看看，我们用javap -c看一下编译后的字节码，我这里主要看compute()方法:  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODE2ODk0Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
见到这些代码不用怕，网上都有相关翻译，我这里简单说下：

1.  iconst\_1将int类型常量1压入操作数栈。
2.  istore\_1将int类型值值存入变量1。

如果这里看不懂的话可以结合下面图解：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODE2ODk0Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

变量b同理，下面我们看看变量c的代码：

int c = (a + b) * 10;

再看看编译后的代码：  
![在这里插入图片描述][20200307201157710.png]  
步骤如下：

1.  iload\_1表将局部变量1的值装载到操作数栈中，iload\_2同理
2.  iadd表示将int类型相加，将操作数栈中最新的两个元素弹出，做加法后将结果重新载入到操作数栈中。
3.  bipush 10 将常量10压入操作数栈中。
4.  imul将int类型相乘，将操作数栈中最新的两个元素弹出，做乘法后将结果重新载入到操作数栈中。
5.  istore\_3将int类型值值存入变量3中。
6.  iload\_3将局部变量3的值装载到操作数栈中。
7.  ireturn将局部变量3的值返回。

**方法出口**里存储一个值，主要是用于执行完方法后所返回的代码位置。如上诉main方法，当调用完jvmTest.compute()后，通过方法出口的这个值可以大概知道执行到main方法的哪一行代码。

## 堆 ##

new出来的对象都存放于堆中，如上述代码：  
JVMTest jvmTest = new JVMTest();  
new JVMTest()的对象存放于堆中并且有一个特定的指针地址，而main方法的局部变量jvmTest的值则是这个地址的值。因此堆和栈的关系逐渐明了。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zODE2ODk0Nw_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

## 结尾 ##

JVM的内存模型基本上是面试的必考题，除了应付面试，我们更应该是为了认识它和熟悉它，而不是面试完就忘记啥是栈啥是堆。不要抱着因为用不到而不学的心态，一个程序员优秀程度不取决于你会用多高级的技术，而是取决于你对原理的理解程度。

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