java 内存区域介绍

java 内存区域介绍

 java 虚拟机运行时数据区

程序计数器

     javac编译器完成了词法分析、语法分析到抽象语法树，再遍历树生成线性指令流。

程序计数器是一块较小的内存空间，可以看成当前线程的线性指令流的行号指示器，字节码解释器通过改变这个值来选取下一条需要执行的字节码指令。

    由于java线程是抢占式的，且一个处理器同一时间只会执行一条线程中的指令，为了线程切换能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器，保证线程之间计数器互不影响。

    如果执行的是java方法，计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址，如果是native方法，这个计数器的值为空

 

执行引擎

    根据程序计数器，栈，堆进行调用。

java对方法指令的解释执行，执行方式为经典 诺依曼体系中的FDX循环方式，即获取下一条指令，解码并分派，然后执行。实现FDX循环时有switch-thread，token_thread,direct-thread,subroutine-thread,inline-threading

switch-thread 是最简单的形式：

 

token-thread

 

java并没有在解释器做太复杂的处理用的就是token-thread

direct-thread,subroutine-thread,inline-threading请自行查阅资料查询

本地方法栈

包括本地方法接口，本地方法库，这一块时c/c++实现（有想了解的自己查阅资料）

java虚拟机栈

    栈帧是用于支持虚拟机进行方法调用和方法执行的数据结构。

虚拟栈就是有N个栈帧形成的栈结构,每调用一个方法都会形成一个栈帧，

    栈帧包括局部变量表，操作数栈，动态链接和方法返回等构成

   1.局部变量表是一组变量值存储空间，用于存放方法参数和方法内部定义的局部变量。

局部变量表的容量以变量槽为最小单位,为了尽可能节省栈帧空间，局部变量表的slot是可以重用的，超过作用域的局部变量可以被重用

   2.操作数栈也长称为操作栈，后入先出的数据结构。当方法开始执行时，操作数栈是空的，在方法执行过程中,会有各种字节码指令，往操作数栈写入和提取内容。

demo:整数加法字节码指令iadd 在运行时候操作最接近栈顶的两个元素，已经存入操作数栈顶的两个数值，当执行这个指令时，会将这两个int值出栈并相加，然后将相加的结果入栈。

   3动态链接，每个栈帧都包含一个指向运行时常量池中改栈帧所属方法的引用，持有这个引用是为了支持方法调用过程中的动态链接。java多态的实现就是根据运行时将方法转为实际类所属方法的直接引用

  4.方法返回地址，java中有两种情况会退出方法，一种是遇到退出的字节码指令，另一种是遇到异常。无论采用何种退出方式，在方法退出之后都需要返回方法调用的位置，程序才能继续执行，方法返回时可能需要在栈帧中保存一些信息，用来帮助恢复它的上层方法的执行状态。方法退出的实际过程等同于把当前栈帧出栈，退出时可能执行的操作有：恢复上层方法的局部变量表和操作数栈，把返回值压入调用者栈帧的操作数栈中，调整pc计数器的值以指向方法调用指令的后面一条指令等。

 

java堆

java堆划分为1：年轻代 （包括edge，s0，s1） ，2.年老代  3.方法区

 

划分原因如下：

   jvm堆的划分主要是从垃圾回收的角度考虑的。

一。主流的垃圾回收判定垃圾的算法有以下两种：

1.引用计数器法

   该方法主要实现为：给每个对象添加一个引用计数器，每当有一个地方引用时，就计数器加1，当引用失效时，计数器减1,每次回收时回收那些引用计数器为零的对象。

(改算法的优点是实现简单，判定效率高，缺点无法解决互相引用的问题（例：如果A引用B，B反过来引用A就永远回收不了了））

2.可达性分析算法

   该方法实现如下，通过一系列称"GC roots" 的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链。当一个对象到GC roots没有任何引用链相连，则证明此对象是不可用的。

 

二。垃圾回收算法主要有如下几种

 1.标记-清除

思路如下：第一步根据查找垃圾的算法，找到那些对象不可用,把这些对象标记为垃圾。标记完成后统一回收。

该算法主要不足点为：1效率问题。标记和清除两个步奏效率都不高。2空间问题：标记清除之后会产生大量的不连续的内存空间（俗话说的内存碎片）。碎片过多导致以后运行过程中需要分配大对象时，无法找到足够的连续空间不得不提前触发GC.

2. 复制算法

  为了解决效率问题，一种称为复制的算法出现了。他将可用内存按容量划分为大小相等的两块。每次只使用其中一块。当一块内存用完了，就将还存活的对象复制到另一块内存上。然后将已使用的内存空间一次性清理掉。

  算法优点。实现简单，运行高效（当然如果存活对象比较多的话也影响效率），没有内存碎片。缺点：白白浪费了一半内存。

 

3.标记-整理算法

该算法和标记-清除算法一致，就是最后多了一步碎片整理

 

总结：jvm根据以上算法而设计了年轻代，年老带，方法区：

 

1.jvm团队认位大部分对象都是朝生幕死的，对于这些对象由于存活率不高而采用了

复制算法,jvm 对复制算法进行了改动采用了eage ，s0 ，s1 （s0，s1就是复制算法的两个内存，冗余来了eage为了节省内存） ,默认比例是8:1:1，不同的回收方式比例不同，有兴趣自己查阅资料。

2.对于那些存活时间比较长的，由于回收时存活率比较高，采用标记-整理算法（由于回收方式的不同，不是一定的）

3.对于那些几乎不回收的放入方法区，方法区主要包括如下信息：被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码,常量池等。

java堆外内存

1创建线程会消耗一部分堆外内存（即除了jvm指定内存外的机器内存）；

2.通过Direct ByteBuff申请的内存