深入了解Java虚拟机栈以及内存模型

时间：2022-03-16 04:19:07

1、结合字节码指令理解Java虚拟机栈和栈帧

栈帧：每个栈帧对应一个被调用的方法，可以理解为一个方法的运行空间。

每个栈帧中包括局部变量表(Local Variables)、操作数栈(Operand Stack)、指向运行时常量池的引用(A reference to the run-time constant pool)、方法返回地址(Return Address)和附加信息。

局部变量表：方法中定义的局部变量以及方法的参数存放在这张表中，局部变量表中的变量不可直接使用，如需要使用的话，必须通过相关指令将其加载至操作数栈中作为操作数使用。

操作数栈：以压栈和出栈的方式存储操作数的。

动态链接：每个栈帧都包含一个指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用，持有这个引用是为了支持方法调用过程中的动态连接(Dynamic Linking)。

方法返回地址：当一个方法开始执行后，只有两种方式可以退出，一种是遇到方法返回的字节码指令；一种是遇见异常，并且这个异常没有在方法体内得到处理。

深入了解Java虚拟机栈以及内存模型

class Person{
    private String name="Jack";
    private int age;
    private final double salary=100;
    private static String address;
    private final static String hobby="Programming";
   
    public void say(){
        System.out.println("person say..."); 
    }
    
    public static int calc(int op1,int op2){
        op1=3;
        int result=op1+op2;
        return result;
    }
    
    public static void order(){
    }
    
    public static void main(String[] args){
        calc(1,2);
        order(); 
    }
}

Compiled from "Person.java" class Person {
...
  public static int calc(int, int);
    Code:
        0: iconst_3 //将int类型常量3压入[操作数栈]
        1: istore_0 //将int类型值存入[局部变量0]
        2: iload_0  //从[局部变量0]中装载int类型值入栈
        3: iload_1  //从[局部变量1]中装载int类型值入栈
        4: iadd //将栈顶元素弹出栈，执行int类型的加法，结果入栈
        【For example, the iadd instruction (§iadd) adds two int values together. It requires that the int values to be added be the top two values of the operand stack, pushed there by previous instructions. Both of the int values are popped from the operand stack. They are added, and their sum is pushed back onto the operand stack. Subcomputations may be nested on the operand stack, resulting in values that can be used by the encompassing computation.】
        5: istore_2 //将栈顶int类型值保存到[局部变量2]中
        6: iload_2  //从[局部变量2]中装载int类型值入栈
        7: ireturn  //从方法中返回int类型的数据
...
}

深入了解Java虚拟机栈以及内存模型

2、深入分析

2.1 栈指向堆

如果在栈帧中有一个变量，类型为引用类型，比如 Object obj=new Object()，这时候就是典型的栈中元素指向堆中的对象。

深入了解Java虚拟机栈以及内存模型

2.2 方法区指向堆

方法区中会存放静态变量，常量等数据。如果是下面这种情况，就是典型的方法区中元素指向堆中的对象。

private static Object obj=new Object();

深入了解Java虚拟机栈以及内存模型

2.3 堆指向方法区

方法区中会包含类的信息，堆中会有对象，那怎么知道对象是哪个类创建的呢?

深入了解Java虚拟机栈以及内存模型

思考：一个对象怎么知道它是由哪个类创建出来的？怎么记录?这就需要了解一个Java对象的具体信息咯。

2.4 Java对象内存布局

一个Java对象在内存中包括3个部分：对象头、实例数据和对齐填充。

深入了解Java虚拟机栈以及内存模型

3、内存模型

 3.1 图解

一块是非堆区，一块是堆区。
堆区分为两大块，一个是Old区，一个是Young区。 Young区分为两大块，一个是Survivor区(S0+S1)，一块是Eden区。 Eden:S0:S1=8:1:1 S0和S1一样大，也可以叫From和To。

深入了解Java虚拟机栈以及内存模型

根据之前对于Heap的介绍可以知道，一般对象和数组的创建会在堆中分配内存空间，关键是堆中有这么多区域，那一个对象的创建到底在哪个区域呢?

3.2 对象创建所在区域

一般情况下，新创建的对象都会被分配到Eden区，一些特殊的大的对象会直接分配到Old区。
比如有对象A，B，C等创建在Eden区，但是Eden区的内存空间肯定有限，比如有100M，假如已经使用了 100M 或者达到一个设定的临界值，这时候就需要对Eden内存空间进行清理，即垃圾收集(Garbage Collect)， 这样的GC我们称之为Minor GC，Minor GC指的是Young区的GC。

经过GC之后，有些对象就会被清理掉，有些对象可能还存活着，对于存活着的对象需要将其复制到Survivor 区，然后再清空Eden区中的这些对象。

3.3 Survivor区详解

由图解可以看出，Survivor区分为两块S0和S1，也可以叫做From和To。 在同一个时间点上，S0和S1只能有一个区有数据，另外一个是空的。

接着上面的GC来说，比如一开始只有Eden区和From中有对象，To中是空的。 此时进行一次GC操作，From区中对象的年龄就会+1，我们知道Eden区中所有存活的对象会被复制到To区，
From区中还能存活的对象会有两个去处。

若对象年龄达到之前设置好的年龄阈值，此时对象会被移动到Old区，

标签：

相关文章