JVM-概述和記憶體區域

目錄

JVM的優勢

Java的跨平台性

一次編譯，到處運行

JVM跨語言

舉個例子

將groovy編譯之後的class文件用jvm運行

  1. 先配置好groovy環境

  2. 新建HelloWorld.groovy

    class HelloWorld {
   static main(args) {
      println "hello groovy...";
   }
}

  3. 將其編譯成class文件

    groovyc HelloWorld.groovy

  4. 用java命令運行groovy編譯出來的HelloWorld.class文件
    （註：全局搜索groovy-all-xxxx.jar的jar包，將其路徑作為classpath後的參數）

    java -classpath "E:\codingEnvironment\IntelliJ IDEA 2019.1.3\lib\groovy-all-2.4.15.jar;." HelloWorld

JVM整體結構

HotSpot VM

  1. 方法區和堆區是所有執行緒共享的記憶體區域；

  2. Java棧又叫做jvm虛擬機棧。

  3. 執行引擎等同於翻譯class文件的語言翻譯器。

  4. 方法區（永久代）在jdk8中又叫做元空間

    Metaspace

    • 方法區用於存儲已被虛擬機載入的類資訊、常量、靜態變數、即時編譯器（JIT編譯器，英文寫作Just-In-Time Compiler）編譯後的程式碼等數據。
    • 雖然Java虛擬機規範把方法區描述為堆的一個邏輯部分，但是它卻有一個別名叫做 Non-Heap（非堆），目的應該是與 Java 堆區分開來。

運行時數據區

概述
堆記憶體：保存所有引用數據的真實資訊；
棧記憶體：基本類型、運算、指向堆記憶體的指針；
方法區：所以定義的方法的資訊都保存方法區中，屬於共享區；
程式計數器：是一個非常小的記憶體空間，用來保證程式依次執行；
本地方法棧：每一次執行遞歸方法的時候，都會將上一個方法入棧；

方法區（Method Area）

1. 什麼是方法區（Method Area）？

方法區（Method Area）與Java堆一樣，是各個執行緒共享的記憶體區域。

2.方法區（Method Area）存儲什麼？

它存儲已被Java虛擬機載入的類資訊、常量、靜態變數、即時編譯器編譯後的程式碼等

域資訊（成員變數）和方法資訊可以看成在類型資訊內

2.1 類資訊

對每個載入的類型（類class、介面interface、枚舉enum、註解annotation），JVM必須在方法區中存儲以下類型資訊：

  • 這個類型的完整有效名稱（全名=包名.類名）
  • 這個類型直接父類的完整有效名稱( java.lang.Object除外，其他類型若沒有聲明父類，默認父類是Object)
  • 這個類型的修飾符(public、abstract、final的某個子集)
  • 這個類型直接介面的一個有序列表
    除此之外還方法區（Method Area）存儲類資訊還有
  • 類型的常量池( constant pool)
  • 域(Field)資訊
  • 方法(Method)資訊
  • 除了常量外的所有靜態(static)變數

方法區（Method Area）存儲類資訊請參考：參考部落格

2.2 常量
  • static final修飾的成員變數都存儲於 方法區（Method Area）中
2.3 靜態變數
  • 靜態變數又稱為類變數，類中被static修飾的成員變數都是靜態變數（類變數）
  • 靜態變數之所以又稱為類變數，是因為靜態變數和類關聯在一起，隨著類的載入而存在於方法區（而不是堆中）
  • 八種基本數據類型（byte、short、int、long、float、double、char、boolean）的靜態變數會在方法區開闢空間，並將對應的值存儲在方法方法區，對於引用類型的靜態變數如果未用new關鍵字為引用類型的靜態變數分配對象（如：static Object obj;）那麼對象的引用obj會存儲在方法區中，並為其指定默認值null;若，對於引用類型的靜態變數如果用new關鍵字為引用類型的靜態變數分配對象（如：static Person person = new Person();）,那麼對象的引用person 會存儲在方法區中，並且該對象在堆中的地址也會存儲在方法區中（注意此時靜態變數只存儲了對象的堆地址，而對象本身仍在堆記憶體中）;這個過程還涉及到靜態變數初始化問題，可以參考部落格：靜態變數初始化相關
2.4 方法（Method）
  • 程式運行時會載入類編譯生成的位元組碼，這個過程中靜態變數（類變數）和靜態方法及普通方法對應的位元組碼載入到方法區。
  • 但是！！！方法區中沒有實例變數，這是因為，類載入先於對應類對象的產生，而實例變數是和對象關聯在一起的，沒有對象就不存在實例變數，類載入時沒有對象，所以方法區中沒有實例變數
  • 靜態變數（類變數）和靜態方法及普通方法在方法區（Method Area）存儲方式是有區別的

棧（Stack）

棧（Stack）：執行緒私有的記憶體區域

  • 每個方法（Method）執行時，都會創建一個棧幀，用於存儲局部變數表、操作數棧、動態鏈接、方法出口資訊等
  • 棧中所存儲的變數和引用都是局部的（即：定義在方法體中的變數或者引用），局部變數和引用都在棧中（包括final的局部變數）
  • 八種基本數據類型（byte、short、int、long、float、double、char、boolean）的局部變數（定義在方法體中的基本數據類型的變數）在棧中存儲的是它們對應的值
  • 棧中還存儲局部的對象的引用（定義在方法體中的引用類型的變數），對象的引用並不是對象本身，而是對象在堆中的地址，換句話說，局部的對象的引用所指對象在堆中的地址在存儲在了棧中。當然，如果對象的引用沒有指向具體的對象，對象的引用則是null

Java堆（Java Heap）

Java堆（Java Heap） ：被所有執行緒共享的一塊記憶體區域，在虛擬機啟動時創建。Java堆（Java Heap）唯一目的就是存放對象實例。所有的對象實例及數組都要在Java堆（Java Heap）上分配記憶體空間。

  • 由關鍵字new產生的所有對象都存儲於Java堆（Java Heap）
  • ！！！ 實例變數（非static修飾的成員變數）和對象關聯在一起，所以實例變數也在堆中
  • java數組也在堆中開闢記憶體空間

棧、堆和方法區的關係

Java程式碼大致執行流程

java源程式–編譯javac–>位元組碼文件.class–>類裝載子系統生成反射類（存入方法區）—>運行時數據區（五大塊兒）—>執行引擎–>解釋執行+編譯執行（JIT）–>作業系統（Win，Linux，Mac JVM）

作用

將高級語言轉化為機器能聽得懂的機器指令

Hotspot中方法區的變動

關於方法區的結構，在過去的版本jdk1.6/1.7/1.8當中均有變動，故在此提前聲明：

  • jdk1.6及之前：有永久代（permanent generation） ，靜態變數、字元串常量池存放在 永久代上。
  • jdk1.7：有永久代，但已經逐步「去永久代」，字元串常量池、靜態變數移除，保存在堆中。注意：
  • jdk1.8及之後： 無永久代，類型資訊、欄位、方法、常量保存在本地記憶體的元空間，但字元串常量池、靜態變數仍留在堆空間.

JDK6

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JDK7

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注意：

jdk1.8及之後： 無永久代，類型資訊、欄位、方法、常量保存在本地記憶體的元空間。

但字元串常量池、靜態變數仍留在堆空間。

除此之外，元空間（或稱方法區），不再使用虛擬機記憶體，而是使用本地記憶體。

JDK8

img

參考資料

JVM_01 簡介 – 傲嬌的大王 – 部落格園

(3條消息)JVM學習筆記（三）——記憶體管理和垃圾回收_走向架構師之路-CSDN部落格

(3條消息)Java虛擬機(JVM)面試題（2020最新版）_ThinkWon的部落格-CSDN部落格

(4條消息)Java方法區、棧及堆_蝸牛-CSDN部落格

Jvm垃圾回收器（終結篇） – 不二塵 – 部落格園

24個Jvm面試題總結及答案_ITPUB部落格

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