jvm┃java內(nèi)存區(qū)域，跳槽大廠必會(huì)知識(shí)點(diǎn)！

• 目錄

• 前言

• 正文

• 1.程序計(jì)數(shù)器

• 2.虛擬機(jī)棧

• 3.本地方法棧

• 4.堆

• 5.方法區(qū)

• 6.直接內(nèi)存

• 結(jié)語

前言

    在java的使用過程當(dāng)中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)java的內(nèi)存是自己釋放的，并不像C、C++代碼那樣，每一塊兒內(nèi)存都需要程序員自己去維護(hù)，但是在如此便捷的同時(shí)可能也會(huì)出現(xiàn)很多問題，比如內(nèi)存溢出，內(nèi)存泄漏更不好排查了，所以今天的文章中，moon會(huì)帶大家先了解java的內(nèi)存區(qū)域的到底是怎樣的，以及各個(gè)組件的作用是什么，讓你一點(diǎn)一點(diǎn)翻越虛擬機(jī)內(nèi)存管理這座大山。

正文

    我們先來看一張圖：

    這張圖就是一個(gè)java虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)圖，深色區(qū)域代表是線程共享的區(qū)域，java程序在運(yùn)行的過程中會(huì)把他管理的內(nèi)存劃分為若干個(gè)不同的數(shù)據(jù)區(qū)域，每一塊兒的數(shù)據(jù)區(qū)域所負(fù)責(zé)的功能都是不同的，他們也有不同的創(chuàng)建時(shí)間和銷毀時(shí)間，本文將會(huì)從這張圖開始一一展開，清晰的告訴你每一個(gè)模塊的作用。

1.程序計(jì)數(shù)器

    程序計(jì)數(shù)器就像是控制城市交通的紅綠燈一樣，是整個(gè)系統(tǒng)的中樞。在jvm中，它就是程序控制流的指示器，循環(huán)，跳轉(zhuǎn)，異常處理，線程的恢復(fù)等工作都需要依賴程序計(jì)數(shù)器去完成。
    程序計(jì)數(shù)器是線程私有的，它的生命周期是和線程保持一致的，我們知道，N個(gè)核心數(shù)的CPU在同一時(shí)刻，最多有N個(gè)線程同時(shí)運(yùn)行，在我們真實(shí)的使用過程中可能會(huì)創(chuàng)建很多線程，jvm的多線程其實(shí)是通過線程輪流切換，分配處理器執(zhí)行時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的。既然涉及的線程切換，所以每條線程必須有一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器。

2.虛擬機(jī)棧

    虛擬機(jī)棧，其描述的就是線程內(nèi)存模型，也可以稱作線程棧，也是每個(gè)線程私有的，生命周期與線程保持一致。在每個(gè)方法執(zhí)行的時(shí)候，jvm都會(huì)同步創(chuàng)建一個(gè)棧幀去存儲(chǔ)局部變量表，操作數(shù)棧，動(dòng)態(tài)連接，方法出口等信息。一個(gè)方法的生命周期就貫徹了一個(gè)棧幀從入棧到出棧的全部過程。    局部變量表應(yīng)該是我們接觸的最多的，里面存儲(chǔ)了java的8大基本數(shù)據(jù)類型（byte、short、char、int、float、long、double、boolean）、對(duì)象引用(reference類型，不是對(duì)象本身，是指向?qū)ο蟮囊?和returnAddress類型（指向一條字節(jié)碼指令的地址）。局部變量表的存儲(chǔ)單位是局部變量槽(slot)，long和double類型會(huì)占據(jù)兩個(gè)變量槽，其余類型只占用一個(gè)，但是每一個(gè)變量槽的大小是由jvm自己決定的。

3.本地方法棧

    本地方法棧的概念很好理解，我們知道，java底層用了很多c的代碼去實(shí)現(xiàn)，而其調(diào)用c端的方法上都會(huì)有native，代表本地方法服務(wù)，而本地方法棧就是為其服務(wù)的。

4.堆

    堆可以說是jvm中最大的一塊兒內(nèi)存區(qū)域了，它是所有線程共享的，不管你是初學(xué)者還是資深開發(fā)，多少都會(huì)聽說過堆，畢竟幾乎所有的對(duì)象都會(huì)在堆中分配。

    我們先從分配內(nèi)存的角度看看堆是怎么樣的：    其實(shí)這就是一個(gè)最真實(shí)的堆，可能有些同學(xué)會(huì)覺得我說的不對(duì)，應(yīng)該還有新生代，老年代，永久代，伊甸區(qū)，servivor區(qū)等等。這種說法基于某種邏輯上說是對(duì)的，但是并不是標(biāo)準(zhǔn)，它只是某些垃圾回收器的設(shè)計(jì)理念，需要新生代，老年代收集器搭配才能工作。

    我們來說說TLAB(thread  local allocation buffer),TLAB的數(shù)量和線程數(shù)是一一對(duì)應(yīng)的，也就是說，TLAB是線程私有的，在堆空間中分配，對(duì)象會(huì)首先存放在這個(gè)線程私有的TLAB中，可以提升線程分配的效率。

5.方法區(qū)

    方法區(qū)也是所有線程共享的區(qū)域，它存儲(chǔ)了被jvm加載的類型信息、常量、靜態(tài)變量等數(shù)據(jù)。
    運(yùn)行時(shí)常量池就是方法區(qū)的一部分，編譯期生成的各種字面量與符號(hào)引用就存儲(chǔ)在其中。

6.直接內(nèi)存

    這部分?jǐn)?shù)據(jù)并不是jvm運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一部分，nio就會(huì)使用到直接內(nèi)存，也可以說堆外內(nèi)存，通常會(huì)配合虛引用一起去使用，就是為了資源釋放，會(huì)將堆外內(nèi)存開辟空間的信息存儲(chǔ)到一個(gè)隊(duì)列中，然后GC會(huì)去清理這部分空間。

    堆外內(nèi)存優(yōu)勢(shì)在 IO 操作上，對(duì)于網(wǎng)絡(luò) IO，使用 Socket 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，能夠節(jié)省堆內(nèi)存到堆外內(nèi)存的數(shù)據(jù)拷貝，所以性能更高。看過 Netty 源碼的同學(xué)應(yīng)該了解，Netty 使用堆外內(nèi)存池來實(shí)現(xiàn)零拷貝技術(shù)。對(duì)于磁盤 IO 時(shí)，也可以使用內(nèi)存映射，來提升性能。另外，更重要的幾乎不用考慮堆內(nèi)存煩人的 GC 問題。但是既然是內(nèi)存。也會(huì)受到本機(jī)總內(nèi)存的限制，

結(jié)語

    今天和大家聊了聊java內(nèi)存區(qū)域是怎樣的，而這部分內(nèi)容都是比較標(biāo)準(zhǔn)化得一個(gè)體現(xiàn)，并沒有摻雜垃圾回收相關(guān)的知識(shí)，也沒有摻雜jvm具體實(shí)現(xiàn)的相關(guān)邏輯，我們知道這是一個(gè)基礎(chǔ)的架構(gòu)，我們?cè)陂_發(fā)中默認(rèn)使用的jvm是hotspot，它是SunJDK和OpenJDK中所帶的虛擬機(jī)，也是目前使用范圍最廣的Java虛擬機(jī)，他們都是基于jvm規(guī)范去開發(fā)的，所以了解規(guī)范之后再去學(xué)其他深入的實(shí)現(xiàn)，不要各個(gè)知識(shí)點(diǎn)紊亂的去學(xué)。

    下一篇文章我會(huì)和大家聊聊對(duì)象的創(chuàng)建和對(duì)象的內(nèi)存布局相關(guān)知識(shí)。

    下期見，我是moon，記得關(guān)注點(diǎn)贊~