最簡單的JVM內存結構圖

JVM內存結構圖

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你們好，好幾天沒有更新了，今天的內容有點多，咱們詳細介紹下JVM內部結構圖，仍是和以前同樣，案例先行，方便你們理解記憶。

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 * @author ：jiaolian
 * @date ：Created in 2021-03-10 21:28
 * @description：helloworld測試jvm內存區域
 * @modified By：
 * 公衆號:叫練
 */
public class HelloWorldTest {

    public static void main(String[] args) {
        //新建HelloWorldTest對象;
        HelloWorldTest helloWorldTest = new HelloWorldTest();
        //新建2個線程調用sayHello
        for (int i=0; i<2; i++) {
            new Thread(()->helloWorldTest.sayHello("world")).start();
        }
    }

    /**
     * 對某人說hello
     * @param who
     */
    public void sayHello(String who) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"hello!"+who);
    }
}

如上代碼：在主線程中for循環新建2個線程調用sayHello，最後兩個線程分別對世界問好！這段代碼比較好理解，就不貼輸出結果了。咱們編寫並運行了這段代碼，咱們主要看看這段代碼在JVM中是怎麼運做的。

首先，咱們編寫一個HelloWorldTest.Java文件，通過javac編譯會轉化成字節碼HelloWorldTest.class，爲何要轉化成字節碼呢？由於Java虛擬機能識別！最後由類加載子系統ClassLoader將字節碼裝載到內存。每塊內存各有本身的做用，最後由執行引擎來執行字節碼。下面咱們重點介紹下各塊內存發揮的做用！

方法區

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方法區主要裝一些靜態信息，好比：類元數據，常量池，方法信息，類變量等。如上代碼HelloWorldTest.class是類元數據，sayHello，main都是方法信息等都是放在方法區存儲的。方法區中還須要注意兩點：

1. 若是方法區太大，超過設置，會報OutOfMemoryError:PermGen space錯誤。gclib工具能夠動態生成類測試該錯誤。
2. 在JDK1.7之前，方法區叫永久代，而1.8以後叫元空間。緣由是JDK1.8爲了釋放管理壓力，把運行時常量池交給堆去管理。

堆

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堆中主要存放實例對象。你能夠這麼理解，只要看到用關鍵字new的對象，數據都放在堆中。如上代碼HelloWorldTest helloWorldTest = new HelloWorldTest()；helloWorldTest是HelloWorldTest對象的引用，指向new出來的HelloWorldTest對象實例，helloWorldTest引用是放在棧中的，也叫局部變量（方法內申明的對象類型或普通類型），咱們簡單畫圖來表示下堆，棧，方法區關係。當JVM執行了HelloWorldTest helloWorldTest = new HelloWorldTest()；這句話，JVM內存結構看起來是這樣的。若是指向對象引用消失，對象會被GC回收。

在堆內存中，內存須要劃分紅兩塊區域，新生代和老年代。以下圖所示。

1. 新生代：在堆內存中，新生代又分爲三塊，eden（伊甸園建立新生命，對應new對象），from，to，這三塊內存區域都屬於新生代，默認比例是8：1：1，每次new對象都會先存儲到eden中，若是eden區域內存滿了，會觸發monitor gc回收該區域，還未回收的對象會放入from或者to，from，to內存其中一塊是空的，方便對象在內存中整理標記，每GC一次，from，to兩塊空間對象每移動一次，還未回收的對象年紀也會增長1，到達必定年紀（默認是15歲），就會進入老年代了。
2. 老年代：當老年代滿了，會觸發Full GC回收，若是系統太大，Full GC都回收不了，程序會出現相似java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space，咱們能夠經過配置JVM參數：如-Xmx32m 設置最大堆內存爲32M。

對堆分塊緣由是方便JVM自動處理垃圾回收。堆內存是GC回收的主要區域。

棧

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棧內存空間相對於堆空間比較小，也屬於線程私有，棧中主要是一堆棧幀，是先進後出的，理解起來棧幀對應就是一個方法，方法中包含局部變量，方法參數，還有方法出口，訪問常量指針，和異常信息表，其中異常信息表和常量指針信息咱們在方法體中可能看不出來，但經過工具Jclasslib工具類在反編譯class文件能夠體現出來，異常信息表能夠處理當程序執行報錯，會跳轉到具體哪行代碼執行，JVM中就是經過異常表反饋的。咱們仍是結合例子和圖來詳細分析下。當程序運行時，JVM中棧可能以下圖呈現狀態。

    

一個線程可能對應多個棧幀，棧幀都是從上往下壓入，先進後出，以下圖所示，在方法A中調用方法B，在方法B中調用C，在方法C中調用方法D，主線程對應棧幀的壓棧狀況，出棧順序是D->C->B->A，最終程序結束。另外還需注意：操做數棧的意思是存儲局部變量計算的中間結果，好比在方法A中定義int x = 1；在JVM中會將局部變量入操做數棧用來以後的計算。棧也是有空間大小的，若是棧太大，超過棧深度，會相似報錯，java.lang.OutOfMemoryError: Java stack space，最多見的例子就是遞歸了。你會寫demo測試遞歸例子嗎？

程序計數器

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程序計數器也是線程獨享的，多線程執行程序依賴於CPU分配時間片執行，畫個簡單的圖，看看多線程怎麼利用CPU時間片的。以下圖，線程0和線程1分配cpu時間片交替執行程序，假設此時線程0先獲取到了時間片，時間片用完後CPU會將時間片再分配給線程1，線程1執行完畢後，此時，時間片又回到線程0來執行，那麼問題來了，線程0上次執行到哪兒了呢？具體是代碼的多少行了呢，該行代碼有沒有執行完畢？此時程序計數器就發揮做用了，程序計數器保存了線程的執行現場，方便下次恢復運行。這也是爲何程序計數器是線程獨享的緣由。

本地方法棧

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本地方法棧就不過多介紹了，和棧結構同樣，是一塊獨立的區域，只是對應的是native方法。

直接內存

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直接內存獨立於JVM內存以外的內存，能夠直接和NIO接口交互，NIO接口會頻繁操做內存，若是放在JVM管理，無疑會增長JVM開銷，因此單獨將這塊提出來，並且直接內存操做數據相比較JVM更快，顯而易見提高了程序性能。

內存分配性能優化-逃逸分析

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咱們以前說過，只要是看到關鍵字new，對象分配確定在堆上，下面咱們來看一個案例。

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 * @author ：jiaolian
 * @date ：Created in 2021-03-10 16:10
 * @description：逃逸分析測試
 * @modified By：
 * 公衆號:叫練
 */
public class EscapeTest {

    //private static Object object;
    public static void alloc() {
        //一個對象至關於16k大小，非逃逸對象
        //object = new Object();
        Object object = new Object();
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //億次內存
        long begin=System.currentTimeMillis();
        for (int i=0; i<10000000; i++) {
            alloc();
        }
        long end=System.currentTimeMillis();
        System.out.println("time:"+(end-begin));
    }
}

如上代碼，咱們在主函數裏面經過for循環1億次來new Object，一個object爲16k，大體估算下有GB數據了，此時咱們手動配置JVM參數，-XX:+PrintGC -Xmx10M -XX:+DoEscapeAnalysis；設置打印GC信息，默認最大的堆內存是10M。

1. -XX:+PrintGC。表示控制檯打印GC信息。
2. -Xmx10M。設置最大的堆內存爲10M。
3. -XX:+DoEscapeAnalysis。 開啓逃逸分析（默認開啓）。

執行程序，打印結果以下圖所示。一共進行了3次GC，你可能有疑問？10M堆內存須要容納GB數據衝擊，怎麼也須要N次GC，爲何只有3次GC？若是設置-XX:-DoEscapeAnalysis關閉逃逸分析，GC可能會出現上千次。運行時間也從3毫秒增至1000毫秒以上。說明了非逃逸對象沒有新建的堆上，而是建在棧上了。這樣作的好處：從程序GC執行次數和執行時間上來看，程序運行效率提升了。

• 緣由分析：

觀察咱們上述案例代碼中alloc()方法，方法中Object object = new Object()；object是一個局部變量，每次新建後到下一次循環再新建，上一次新建的對象就會出棧，object引用指向的對象就會失效，失效的對象就會被GC回收了。開啓逃逸分析後，new Object()建立的對象就不在堆上分配空間了，而放到了棧上。這就是JVM經過逃逸分析對內存的優化。思考下，若是將private static Object object；註釋放開，object還會是非逃逸對象嗎？

注意：逃逸對象不能在棧上分配空間！

相信到這裏你已經對逃逸分析應該有一個比較清晰的認識了。

總結

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好了，寫的有點累了，寫的不全同時還有許多須要修正的地方，但願親們加以指正和點評，喜歡的請點贊加關注哦。點關注，不迷路，我是【叫練】公衆號，微信號【jiaolian123abc】邊叫邊練。