JVM之記憶體管理，jvm記憶體管理

JVM之記憶體管理，jvm記憶體管理

　　都說搞C的牛叉，那是因為C解決問題，全靠程式員自己。而我們Java有異常機制，數組越界了會提示，開發效率也比C高，不需要程式員對底層瞭解太多，那是因為最困難的問題，已經被前人解決了。這一切都歸功於Java Virtual Machine-Java虛擬機器。JVM其實就是一個抽象的電腦，它有自己的指令集，有自己的機器語言（ByteCode，Class檔案），有自己的記憶體管理。本系列會一一解開它的真面目。

　　本文基於Java HotSpot 虛擬機器，JDK 1.8，將討論：

• JVM內部結構
• JVM記憶體管理

 

圖 1 JVM內部結構

1. JVM 內部結構

　　一個程式執行的過程是這樣的，以C語言為例，原始碼首先被編譯成可執行檔，以二進位的形式存放到磁碟上，當執行時，首先從磁碟載入到記憶體中，然後處理器就開始執行目標程式中機器指令。反觀Java，首先編譯成位元組碼檔案，與平台無關，JVM通過ClassLoader載入到記憶體中，然後執行其中的機器指令，JVM幫我們跟作業系統打交道。有了位元組碼和JVM，Java實現了平台無關性。由可知，JVM記憶體主要由以下幾個部分組成：

（1） Heap

　　堆，一個非常重要的地區，被所有線程共用，基本所有的對象執行個體都在這裡分配，大部分的記憶體回收也發生在這裡，JVM使用Garbage Collector（自動記憶體管理工具）為對象分配記憶體，使用不同的記憶體回收策略釋放記憶體，對象不能夠被顯示的釋放。可以使用參數來控制Java 堆的容量是固定的，還是動態擴充的。

（2） JVM Stacks

　　棧，與線程息息相關，線程私人，隨線程生而生，死而死，這部分記憶體就不需要JVM刻意的去管理了。主要用來儲存棧幀，當調用一個方法時建立一個棧幀，方法結束銷毀，從棧的角度來看，就是入棧和出棧兩個操作。

　　棧幀是一個資料結構，用來儲存局部變數，運算元棧，和當前類運行時常量池的引用。局部變數數組：用來儲存方法內定義的基本類型變數，下標從 0 開始，JVM使用局部變數表傳遞方法參數，當調用一個執行個體方法，第 0 位置儲存的是當前對象的 this 引用；運算元棧：用來執行運算和準備調用方法的參數以及方法的返回結果；動態連結：引用對象的運行時常量池。

（3） PC Register

　　程式計數器，線程私人，主要作用就是，取指，解碼和執行。如果執行的方法是 native 本地方法，此時計數器的值為 undefined。

（4） Metaspace

　　元空間，在JDK8之前的HotSpot VM稱之為方法區或者永久代，被各線程共用，它儲存了一個類的結構資訊，如運行時常量池、欄位、方法等。存放在本地記憶體中，與堆不相關。

（5） Native Method Stacks

　　JVM棧是為Java方法準備的，那麼本地方法棧則是為虛擬機器調用本地方法服務的。

2. JVM 記憶體管理

　　首先看一下，HotSpot VM 內部堆的結構：