1 JVM的内存区域布局

  • java代码的执行步骤有三点

    • java源码文件->编译器->字节码文件
    • 字节码文件->JVM->机器码
    • 机器码->零碎CPU执行
  • JVM执行的字节码须要用类加载来载入；字节码文件能够来自本地文件，能够在网络上获取，也能够实时生成。就是说你能够跳过写java代码阶段，间接生成字节码交由JVM执行
  • 其中Java虚拟机栈、程序计数器、Heap、本地办法栈、Metaspace属于JVM运行时的内存；按是否线程共享则能够分两类

  • JAVA堆和MetasSpace元空间属于线程共享的；虚拟机栈和本地办法栈、程序计数器是线程公有的

2 JVM五大数据区域介绍

  • 2.1 程序计数器（Progarm Counter Register)

    • 一块较小的内存空间, 是以后线程所执行的字节码的行号指示器。线程有一个独属的程序计数器，字节码解析工作时须要程序计数器来选取下一指令，分支、循环、跳转等依赖它
    • 正在执行java办法线程的计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址；如果还是Native办法，则为空
    • 程序计数器内存区域是惟一一个在虚拟机中没有规定任何OutOfMemoryError谬误的区域
  • 2.2 虚拟机栈(Virtual Machine Stack)

    • Java办法执行的内存模型：每个办法在执行的同时都会创立一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动静链接、办法进口等信息
    • 每一个办法从调用直至执行实现的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程
    • 栈帧是用来存储数据和局部过程后果的数据结构，同时也被用来解决动静链接(Dynamic Linking)、 办法返回值和异样分派(Dispatch Exception)。栈帧随着办法调用而创立，随着办法完结而销毁(无论办法是失常实现还是异样实现)
    • 如果线程申请的栈深度大于虚拟机容许深度，则抛出StackOverflowError；扩大时无奈申请到足够内存，则抛出OutOfMemeryError

    • 2.3 本地办法栈(Native Method Stack)

      • 本地办法栈和虚拟机栈作用相似，区别是虚拟机栈为执行Java办法服务，而本地办法栈则为Native办法服务。(HopShot的实现 间接把本地办法栈和虚拟机栈合二为一）
    • 上述3类区域，生命周期与Thread雷同，即：线程创立时，相应的内存区创立，线程销毁时，开释相应内存

    • 2.4 堆(Heap)

      • 线程共享的一块内存区域，简直所有的对象实例在这里分配内存，也是垃圾收集器进行垃圾收集的最重要的内存区域。因而很多时候也叫GC堆
      • 线程公有的调配缓存区(Thread Local Alloaction Buffer)也是在堆划分进去的
      • JDK8的版本，因应用元空间代替永恒代，字符串常量池和类的动态变量也放入java堆中

    • 2.5 元空间(MetaSpace)

      • 次要存储类的元数据，比方类的各种形容信息，类名、办法、字段、拜访限度等，既编译器编译后的代码等数据
      • 运行时常量池：Class文件中除了有类的版本、字段、办法等形容等信息外；还有一项信息是常量池，用于寄存编译期生成的各种字面量和符号援用，这部分将在类加载后寄存到元空间的运行时常量池中

    • 应用元空间代替永恒代起因

      • 永恒代的大小是在启动时固定好的，很难进行调优；太大则容易导致永恒代溢出；太小在运行时，容易抛出OutOfMemeryError
      • 字符串存在永恒代中，应用时易出问题，因为永恒代内存常常不够用，爆出异样OutOfMemoryError: PermGen

    • CodeCache

      • JVM生成的native code寄存的内存空间称之为Code Cache；JIT编译、JNI等都会编译代码到native code，其中JIT生成的native code占用了Code Cache的绝大部分空间

    • 间接内存

      • 它并不是虚拟机运行时数据区的个别分，也不在标准定义。JDK1.4，引入了Channel(通道)与Buffer(缓存区)的I/O形式，它能够应用Native函数调配堆外内存，可通过DirectByteBuffer操作。

    3 JVM运行时内存布局和JMM内存模型区别

    • JVM内存区域是指JVM运行时将内存数据分区域存储，强调对内存空间的划分
    • JAVA内存模型是Java语言在多线程并发状况下对于共享变量内存操作的标准：解决变量在多线程的可见性、原子性的问题

    4 JMM内存模型交互操作

    • 内存交互操作有八种，虚拟机的实现保障每一个操作都是原子性的

      • lock(锁定)：作用于主内存的变量，标识变量为线程独占状态
      • unlock(解锁)：作用于主内存的变量，开释一个处于锁定状态的变量，开释后的变量才能够被其余线程锁定
      • read(读取)：作用于主内存变量，从主内存中读取出前面load操作要用到的变量
      • load(载入)：作用于主内存中的变量，把方才read的值放入工作内存的正本中
      • use(应用)：作用于工作内存中的变量，当线程执行某个字节码指令须要用到相应的变量时，把工作内存中的变量正本传给执行引擎
      • assign(赋值)：作用于工作内存中的变量，把一个从执行引擎中承受到的值放入工作内存的变量正本中
      • store(存储)：作用于工作内存中的变量，把工作内存中的变量送到主内存，给后续的write应用
      • write(写入)：作用于主内存中的变量，把store的工作内存中的变量值，写入主内存中
    • read和load 如同是雷同的操作？各位有何高见，请指教下

    • JMM对这八种指令的应用，制订了如下规定

      • read和load、store和write必须程序执行，而且两个指令绑定呈现；就是说呈现read就要有load
      • 不容许一个线程抛弃最近的assign操作，工作内存中的变量扭转后，必须write同步到主内存
      • 不容许一个线程把没有产生assign操作的变量同步到主内存
      • 新的变量必须诞生于主内存，不容许工作内存应用一个没有初始化的变量；use、store操作变量之前，必须通过load和assign操作
      • 变量同一时刻只容许一个线程对其lock，该线程能够对该变量加锁屡次，开释锁须要执行雷同次数的unlock，lock和unlock要成对呈现
      • 一个变量没有lock，不能unlock；并且一个线程不能unlock被其余线程锁住的变量
      • 执行unlock前，必须把工作内存中的变量同步到主内存中
      • 执行lock操作，须要清空工作内存（所有），并且须要应用该变量之前，要从新执行load和assign操作

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    参考文章

    • 深刻了解Java虚拟机
    • JVM之内存布局超具体整顿
    • Metaspace 之一：Metaspace整体介绍