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【Java虚拟机】JVM内存模型

news 2025/8/14 11:23:08

JVM的内存模型

JVM的运行时内存主要分为Java虚拟机栈，堆，本地方法栈，程序计数器，元空间五个部分，还有一部分是直接内存，是操作系统的本地内存，也是可以直接操作的。

Java虚拟机栈

每个线程都有一个独立的虚拟机栈，并且在方法执行前都会在栈中创建一个栈帧，用来存储该方法的一些信息。

Java堆

堆是JVM中最大的一块区域，它是所有线程共享的，用来存储对对象的实例。每当遇到一个new关键字时，都会在堆中为其分配一块内存

本地方法栈

与虚拟机栈类似，本地方法栈是服务于本地方法的，当方法执行时也会创建一个栈帧。

程序计数器

程序计数器可以看作是Java程序运行字节码文件的行号指示器。它用来存储正在执行的Java方法的JVM指令地址。当执行本地方法时，它的值为null。

元空间

Java8以后，方法区被元空间所取代，它用来存放已将被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量等信息。虽然它被称为堆的逻辑部分，但是还有“非堆”的别名，可以不实现垃圾回收

运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分，用于存放编译时产生的各种字面量和符号

直接内存

通过NIO类引入，极大提高了IO性能。直接内存的使用受到本机总内存的限制。

JVM内存模型里堆和栈有什么区别

用途不同:每当方法执行时都会在栈中创建一个栈帧，用来存放该方法的信息。而堆是用来存放实例化对象的。每当使用new关键字创建一个新对象时，都会在堆中为其分配一片内存
生命周期不同：栈中的栈帧有明确的生命周期，在方法被调用时被创建，方法运行结束后被清除。而堆中没有明确的生命周期，当垃圾回收器监测到该对象不再被引用时，会将该对象进行清除
空间不同：栈的空间相对较小，通常是不可变的。而堆的空间较大，而且是可扩展的
存取速度不同：栈采用的是先进后出的数据结构，操作简单，存取速度较快。而堆的存取速度较慢，并且垃圾回收也需要消耗一定的时间
可见性：栈是独立的，各个线程间是不可见的。而堆是被所有线程所共享的。

栈中存的是指针还是对象

存的是对象的引用

堆分为哪几部分

新生代

新生代又可以划分为伊甸区和幸存者区，幸存者区又可以划分为两个大小相等的区域，s0,s1。当一个新的对象被创建时通常首先会分配到伊甸区，当伊甸区满时会触发一次垃圾回收，在每次垃圾回收后都会将存活的对象移动到s0或s1。二者充当对象的中转站。帮助区分长期存活和短期存活的对象。

老年代

当经过多次垃圾回收后仍然存活的对象会被移动到老年代，这里的full GC频次较低，但是时间比较长。老年代的空间通常比新生代要大，用来存放更多长期存活的对象。

元空间

用来存放已将加载的类信息，常量，静态变量等信息。它不在堆内存中，而是在本地内存。解决了永久代的内存泄漏问题

大对象区

有些JVM的实现还有大对象区，用来专门存放放大对象

如果有一个大对象，一般存放在哪里

一般直接存放在老年代中，原因有两点

第一：新生代空间较小，如果直接存放大对象会导致内存不足，频繁出发垃圾回收，而垃圾回收涉及到对象的复制和转移，造成大量消耗。放入老年代可以减少新生代的压力。
第二：如果直接将大对象放入新生代，频繁将大对象进行分配和清理，会产生大量内存碎片。导致下次为大对象分配空间时找不到连续的大空间，造成内存溢出。而老年代空间较大，能够减少内存碎片的产生。

程序计数器为什么是私有的

Java程序允许多个线程同时运行。当线程1和线程2同时运行时，CPU就会为其分配时间片，当执行完线程1的时间片后代码还没有执行完毕，会先去执行线程2 的时间片。执行完毕后再回到线程一执行剩余代码。程序计数器就起到记录程序执行字节码指令地址的作用。因此是私有的

方法区中方法的执行过程

方法解析调用：首先JVM会根据方法的符号引用找到方法的实际地址
栈帧创建：执行方法前先在栈中创建栈帧用来存储该方法的相关信息
执行方法：执行方法内的字节码指令
处理返回结果：方法执行完毕后，可能会将执行结果返回给调用者。清除栈帧，回复调用者的执行环境

String保存在哪里

String保存在字符串常量池中，该对象是不可变的，被其他引用所共享

String s=new String(“abc”)涉及到哪些内存区域

首先我们看到new关键词，我们可以知道该对象是在堆内存中创建的。然后abc是被fianl所修饰的，我们会先去字符串常量池中去查询是否存在该字符串，如果存在直接返回引用，如果不存在会先在常量池中创建该字符串，并返回引用。因此分两种情况：
第一种情况：字符串常量池中存在，那么只涉及到一个对象的创建。
第二种情况：符串常量池中不存在，那么涉及到两个对象的创建。