JVM 运行时内存结构

 

1.JVM内存模型

      JVM运行时内存=共享内存区+线程内存区

1).共享内存区

      共享内存区=持久带+堆

      持久带=方法区+其他

      堆=Old Space+Young Space

      Young Space=Eden+S0+S1

(1)持久带

      JVM用持久带（Permanent Space）实现方法区，主要存放所有已加载的类信息，方法信息，常量池等等。可通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize来指定持久带初始化值和最大值。Permanent Space并不等同于方法区，只不过是Hotspot JVM用Permanent Space来实现方法区而已，有些虚拟机没有Permanent Space而用其他机制来实现方法区。

（2）堆

      堆，主要用来存放类的对象实例信息。

      堆分为Old Space（又名，Tenured Generation）和Young Space。

      Old Space主要存放应用程序中生命周期长的存活对象；

      Eden(伊甸园)主要存放新生的对象；

      S0和S1是两个大小相同的内存区域，主要存放每次垃圾回收后Eden存活的对象，作为对象从Eden过渡到Old Space的缓冲地带（S是指英文单词Survivor Space）。

堆之所以要划分区间，是为了方便对象创建和垃圾回收，后面垃圾回收部分会解释。

2).线程内存区

      线程内存区=单个线程内存+单个线程内存+.......

      单个线程内存=PC Regster+JVM栈+本地方法栈

       JVM栈=栈帧+栈帧+.....

      栈帧=局域变量区+操作数区+帧数据区

 

      在Java中，一个线程会对应一个JVM栈(JVM Stack)，JVM栈里记录了线程的运行状态。JVM栈以栈帧为单位组成，一个栈帧代表一个方法调用。栈帧由三部分组成：局部变量区、操作数栈、帧数据区。

 

（1）局部变量区

      局部变量区，可以理解为一个以数组形式进行管理的内存区，从0开始计数，每个局部变量的空间是32位的，即4字节。基本类型byte、char、short、boolean、int、float及对象引用等占一个局部变量空间，类型为short、byte和char的值在存入数组前要被转换成int值；long、double占两个局部变量空间，在访问long和double类型的局部变量时，只需要取第一个变量空间的索引即可。

例如：

public static int runClassMethod(int i,long l,float f,double d,Object o,byte b) {
    return 0;
}   

public int runInstanceMethod(char c,double d,short s,boolean b) {
    return 0;
}

对应的局域变量区是：

 

      runInstanceMethod的局部变量区第一项是个reference（引用），它指定的就是对象本身的引用，也就是我们常用的this,但是在runClassMethod方法中，没这个引用，那是因为runClassMethod是个静态方法。

（2）操作数栈

      操作数栈和局部变量区一样，也被组织成一个以字长为单位的数组。但和前者不同的是，它不是通过索引来访问的，而是通过入栈和出栈来访问的。操作数栈是临时数据的存储区域。

例如：

int a= 100;
int b =5;
int c = a+b;

对应的操作数栈变化为：

      从图中可以得出：操作数栈其实就是个临时数据存储区域，它是通过入栈和出栈来进行操作的。

      PS：JVM实现里，有一种基于栈的指令集(Hotspot，oracle JVM)，还有一种基于寄存器的指令集(DalvikVM，安卓 JVM)，两者有什么区别的呢？

      基于栈的指令集有接入简单、硬件无关性、代码紧凑、栈上分配无需考虑物理的空间分配等优势，但是由于相同的操作需要更多的出入栈操作，因此消耗的内存更大。 而基于寄存器的指令集最大的好处就是指令少，速度快，但是操作相对繁琐。

示例：

package com.demo3;

public class Test {

    public static void foo() {
        int a = 1;
        int b = 2;
        int c = (a + b) * 5;
    }

    public static void main(String[] args) {
        foo();
    }
}

 

基于栈的Hotspot的执行过程如下：

 

基于寄存器的DalvikVM执行过程如下所示：

上述两种方式最终通过JVM执行引擎，CPU接收到的汇编指令是：

 

（3）帧数据区

      帧数据区存放了指向常量池的指针地址，当某些指令需要获得常量池的数据时，通过帧数据区中的指针地址来访问常量池的数据。此外，帧数据区还存放方法正常返回和异常终止需要的一些数据。

 

转自：http://my.oschina.net/sunchp/blog/369707