【JVM】JVM 的内存区域

Java虚拟机（JVM）在执行Java程序时，将其运行时数据划分到若干不同的内存区域。这些内存区域的管理对Java应用程序的性能和稳定性有着重要影响。JVM的内存区域主要包括以下几部分：

JVM结构

方法区（Method Area）：
- 用途：存储每一个类的结构信息，例如运行时常量池、字段和方法数据、构造函数和普通方法的字节码内容。
- 特点：这是一个共享区域，对所有线程都是可见的。类信息在类加载时加载到方法区，类卸载时从方法区移除。
- 垃圾回收：垃圾回收很少发生在这个区域，但并不是不会发生。此区域的垃圾回收主要回收常量池中的常量以及类型的卸载。
堆（Heap）：
- 用途：存储对象实例和数组。几乎所有的对象都在这里分配内存。
- 特点：这是一个共享区域，对所有线程都是可见的。堆内存被细分为新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation）。
- 垃圾回收：这个区域是垃圾回收的主要区域。新生代主要使用复制算法进行垃圾回收，老年代主要使用标记-清除和标记-压缩算法。
Java栈（Java Stack）：
- 用途：每个线程创建一个私有的栈，栈帧中存储局部变量、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
- 特点：栈是线程私有的，每个线程都有一个独立的栈。栈中的数据随着方法的调用和结束而变化。
- 垃圾回收：栈内存不会进行垃圾回收，而是通过栈帧的出栈和入栈来管理。
程序计数器（Program Counter Register）：
- 用途：当前线程所执行的字节码的行号指示器。线程切换后，能恢复到正确的执行位置。
- 特点：每个线程都有一个独立的程序计数器。它是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
本地方法栈（Native Method Stack）：
- 用途：为每一个线程创建的私有栈，主要用于存储本地方法（Native方法）的调用信息。
- 特点：与Java栈类似，本地方法栈也是线程私有的。它为虚拟机使用的本地（Native）方法服务。

内存模型示意图

下面是JVM内存模型的示意图：

+-------------------------+
|       Method Area       | <-- Shared among threads
+-------------------------+
|         Heap            | <-- Shared among threads
+-------------------------+
|      Java Stack         | <-- Thread 1
+-------------------------+
| Program Counter         | <-- Thread 1
+-------------------------+
| Native Method Stack     | <-- Thread 1
+-------------------------+|      Java Stack         | <-- Thread 2
+-------------------------+
| Program Counter         | <-- Thread 2
+-------------------------+
| Native Method Stack     | <-- Thread 2
+-------------------------+... (more threads)

Java代码示例

下面是一个简单的Java程序示例，展示了上述内存区域的使用：

public class MemoryDemo {// 类变量，存储在方法区private static String staticVar = "Static Variable";// 实例变量，存储在堆private int instanceVar;// 构造方法，存储在方法区public MemoryDemo(int var) {this.instanceVar = var;}// 方法，存储在方法区public void display() {// 局部变量，存储在栈int localVar = 10;System.out.println("Static Var: " + staticVar);System.out.println("Instance Var: " + instanceVar);System.out.println("Local Var: " + localVar);}public static void main(String[] args) {// main 方法，存储在方法区MemoryDemo demo = new MemoryDemo(20); // demo 对象存储在堆demo.display(); // 方法调用，涉及栈帧操作}
}