Java之自动内存管理

Apr 23, 2021


→写这篇文章的初衷,因为ta真的非常需要知道,真的太重要啦~~
对于Java程序员来说,在虚拟机自动内存管理机制的帮助下,不再需要为每一个new操作去写配对的delete/free代码,不容易出现内存泄漏和内存溢出的问题。不过,作为Java程序员还是有必要去了解的,因为一旦出现内存泄漏和溢出方面的问题,如果不了解虚拟机怎么使用内存的话,那排查错误、修正问题将会成为一项异常艰难的任务。


Java的内存区域与内存溢出异常

  • 运行时数据区域

Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。这些区域有各自的用途,以及创建和销毁的时间,有的区域随着虚拟机进程的启动而一>直存在,有些区域则是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。根据《Java虚拟机规范》的规定,Java虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域。

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程序计数器

程序计数器(Program Counter Register)是一块较小的内存空间,它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在Java虚拟机的概念模型里,字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令,它是程序控制流的指示器,分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。

Java虚拟机栈

与程序计数器一样,Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stack)也是线程私有的,它的生命周期与线程相同。虚拟栈描述的是Java方法执行的线程内存模型:每个方法被执行的时候,Java虚拟机都会同步创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。

在这里,“栈”通常就是指这里讲的虚拟机栈,或者更多的情况下只是指–>虚拟机栈中局部变量表部分。但是局部变量表当中又存放了什么东西呢?下面即将说到

局部变量表里存放的东西如下:

☞ 编译期可知的各种Java虚拟机基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)

☞ 对象引用类型(reference类型,它并不等同于对象本身,可能是一个指向对象起始地址的引用指针,也可能是指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置)

☞ returnAddress类型(指向了一条字节码指令的地址)

在《Java虚拟机规范》中,对这个内存区域规定了两类异常状况:如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,将抛出StackOverflowError异常;如果Java虚拟机栈容量可以动态扩展,当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出OutOfMemoryError异常

本地方法栈

本地方法栈(Native Method Stacks)与虚拟机栈所发挥的作用非常相似的

两者之间的区别:

☞ 虚拟机栈为虚拟机执行Java方法(也就是字节码)服务,而本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地(Native)方法服务。

Java 堆

对于Java应用程序来说,Java堆(Java Heap)是虚拟机所管理的内存中最大的一块。

Java堆是被所有线程共享的一块内存区域,在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例,Java世界里“几乎”所有的对象实例都在这里分配内存。在《Java虚拟机规范》中对Java堆的描述是:“所有的对象实例以及数组都应当在堆上分配”,但是这里为什么说是“几乎”呢,在《Java虚拟机》里说到随着Java语言的发展,在日后可能会出现值类型的支持,所以渐渐变得没那么绝对了。

Java堆是垃圾收集器管理的内存区域。因此一些资料中它也被称作 “GC堆” (Garbage Collected Heap)

方法区

方法区(Method Area)与Java堆一样,是各个线程共享的内存区域,它用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态常量、即时编译器编译后的代码缓存等数据,虽然《Java虚拟机规范》中把方法区描述为堆的一个逻辑部分,但是它却有一个别名叫做 “非堆”(Non-Heap),目的是与Java堆区分开来

运行时常量池

运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息时常量池表(Constant Pool Table),用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用,这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。


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