java虛擬機（JVM）堆、棧、方法區的介紹

JVM的基本結構圖：

由圖可知，JVM的內存區域主要能夠劃分爲5塊：

1. JVM棧 (Java Virtual Machine Stacks)
2. 堆內存 (Heap Memory)
3. 方法區 (Method Area)
4. 本地方法棧 (Native Method Stacks)
5. 程序計數器 (Program Counter (PC) Register)

1、JVM棧

• 程序是在棧內存中運行的，因此棧內存解決的是程序運行時的問題
• Java以棧幀爲單位保存線程的運行狀態，虛擬機只會對棧執行兩種操做：以棧幀爲單位的壓棧或者出棧
• 一個線程獨佔一個Java棧（棧裏的數據是線程私有的）
• 存儲的是基本數據類型和堆中數據的引用（引用地址）
• 分爲三個部分：基本類型變量區、執行環境上下文、操做指令區
• 異常：java.lang.StackOverFlowError

2、堆

• 堆內存解決的是數據存儲的問題
• 全部線程共享java堆
• 存儲的是對象和數組（對象自己）
• 動態的分配內存（運行時分配），生命週期（不肯定）不須要預先告訴編譯器，Java的垃圾回收機制會自動收走不使用的數據
• 因爲運行時動態分配內存，存儲數據較慢
• 異常：java.lang.OutOfMemoryError

3、方法區

• 又稱靜態區
• 存儲每一個類的信息（包括類名、方法信息、字段信息）、靜態變量、常量以及編譯器編譯後的代碼

4、本地方法棧

和java棧的做用差很少，只不過是爲JVM使用到的native方法(使用非Java語言實現的方法)服務的

5、程序計數器

• 用於保存當前線程執行的內存地址
• 因爲JVM程序是多線程執行的（線程輪流切換），因此爲了保證線程切換回來後，還能恢復到原先狀態，就須要一個獨立的計數器，記錄以前中斷的地方，可見程序計數器也是線程私有的
• 注意這個區域是惟一一個不拋出OutOfMemoryError的運行時數據區

下面經過AppMain.java和Sample.java兩塊代碼進一步說明

//運行時, jvm把AppMain的信息都放入方法區
public class AppMain {
    //main 方法自己放入方法區
    public static void main(String[] args) {
        //test1是引用，因此放到棧區裏，Sample是自定義對象應該放到堆裏面
        Sample test1 = new Sample("測試1");
        Sample test2 = new Sample("測試2");
        test1.printName();
        test2.printName();
	}
} 
複製代碼

//運行時, jvm把Sample的信息都放入方法區
public class Sample {
    //new Sample實例後， name 引用放入棧區裏， name 對象放入堆裏
    private String name;      

    /** 構造方法 */
    public Sample(String name) {
        this.name = name;
    }

    /** 輸出 */
    //print方法自己放入方法區裏
    public void printName() {
    	System.out.println(name);
    }
} 
複製代碼

1. 啓動虛擬機進程，程序從AppMain的開始，先從classpath中找到並讀取AppMain.class二進制文件（編譯後），而後把AppMain類的類信息和方法信息放入方法區，這個過程叫AppMain類的加載過程；

2. Java虛擬機定位到方法區AppMain類中的main()方法的字節碼，開始執行它的指令，第一條語句是：

   Sample test1 = new Sample("測試1");
   複製代碼

3. 接着Java虛擬機到方法區中查找Sample類的信息，沒有找到，而後經過步驟1從新加載Sample類到方法區；

4. 在堆中爲Sample對象實例分配內存，這個實例持有指向方法區的Sample類的信息的引用（引用是指Sample類的信息在方法區中的內存地址）

5. 每個線程都有一個棧，棧裏面的元素被稱爲棧幀，每當線程調用一個方法的時候就會往棧裏壓入一個新幀，這裏的幀是用來存儲方法的參數、局部變量和運算過程當中的臨時數據。位於**「=」前的test1是一個在main()方法中定義的變量，它是一個局部變量，所以，它被會添加到了執行main()方法的主線程的java方法調用棧中，而「=」**將把這個test1變量指向堆區中的Sample實例，也就是說，它持有指向Sample實例的引用

6. 接下來，JAVA虛擬機將繼續執行後續指令，在堆區裏繼續建立另外一個Sample實例，而後依次執行它們的printName()方法。當JAVA虛擬機執行test1.printName()方法時，JAVA虛擬機根據局部變量test1持有的引用，定位到堆區中的Sample實例，再根據Sample實例持有的引用，定位到方法去中Sample類的類型信息，從而得到printName()方法的字節碼，接着執行printName()方法包含的指令

6、疑問區

一、Q: Java中的參數傳遞（傳值呢？仍是傳引用？）

A：

程序運行永遠都是在棧中進行的，於是參數傳遞時，只存在傳遞基本類型和對象引用的問題，不會直接傳遞對象自己；

對象傳遞是引用值傳遞，原始類型數據傳遞是值傳遞； 實際上這個傳入函數的值是對象引用的拷貝，即傳遞的是引用的地址值，因此仍是按值傳遞。

二、Q: Java對象的大小如何計算？

A：

Object obj = new Object();
複製代碼

這樣在程序中完成了一個java對象的聲明，obj對象所佔的空間爲：

4byte（java棧中保存引用的所須要空間）+ 8byte（java堆中對象所需的空間） = 12byte
複製代碼

全部的java非基本類型的對象都須要默認繼承Object對象，所以不論什麼樣的java對象，其大小都必須是大於8byte

同時java對象大小是8的整數倍，所以obj對象的大小至少爲16byte

7、拓展

對象引用類型分爲強引用、軟引用、弱引用和虛引用

一、強引用：聲明對象時虛擬機生成的引用

Sample sample = new Sample();
複製代碼

sample爲強引用，不會被垃圾回收

二、軟引用：根據系統剩餘內存來決定是否須要回收

換句話說，虛擬機在發生java.lang.OutOfMemoryError時，確定是沒有軟引用存在的

三、弱引用：弱引用與軟引用相似，但在進行垃圾回收時，是必定會被回收掉的

所以其生命週期只存在於一個垃圾回收週期內

四、虛引用虛引用並不會決定對象的生命週期。

若是一個對象僅持有虛引用，那麼它就和沒有任何引用同樣，在任什麼時候候均可能被垃圾回收器回收

虛引用主要用來跟蹤對象被垃圾回收器回收的活動

---

參考地址：

blog.csdn.net/rodbate/art…