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• java8內存結構介紹
• java8內存結構圖
• 虛擬機內存與本地內存的區別
• java運行時(shí)數據區域
• 直接內存
• 常見(jiàn)問(wèn)題

java8內存結構介紹

java虛擬機在jdk8改變了許多，網(wǎng)絡(luò )上各種解釋都有，在查閱了官方文檔以及一下大佬的解釋以后，我來(lái)粗淺的介紹一下我理解的java8的內存結構。

推薦下自己做的 Spring Boot 的實(shí)戰項目：

https://github.com/YunaiV/ruoyi-vue-pro

java8內存結構圖

推薦下自己做的 Spring Cloud 的實(shí)戰項目：

https://github.com/YunaiV/onemall

虛擬機內存與本地內存的區別

Java虛擬機在執行的時(shí)候會(huì )把管理的內存分配成不同的區域，這些區域被稱(chēng)為虛擬機內存，同時(shí)，對于虛擬機沒(méi)有直接管理的物理內存，也有一定的利用，這些被利用卻不在虛擬機內存數據區的內存，我們稱(chēng)它為本地內存，這兩種內存有一定的區別：

• JVM內存
• 受虛擬機內存大小的參數控制，當大小超過(guò)參數設置的大小時(shí)就會(huì )報OOM
• 本地內存
• 本地內存不受虛擬機內存參數的限制，只受物理內存容量的限制
• 雖然不受參數的限制，但是如果內存的占用超出物理內存的大小，同樣也會(huì )報OOM

java運行時(shí)數據區域

java虛擬機在執行過(guò)程中會(huì )將所管理的內存劃分為不同的區域，有的隨著(zhù)線(xiàn)程產(chǎn)生和消失，有的隨著(zhù)java進(jìn)程產(chǎn)生和消失，根據《Java虛擬機規范》的規定，運行時(shí)數據區分為以下一個(gè)區域：

程序計數器（Program Counter Register）

程序計數器就是當前線(xiàn)程所執行的字節碼的行號指示器，通過(guò)改變計數器的值，來(lái)選取下一行指令，通過(guò)他來(lái)實(shí)現跳轉、循環(huán)、恢復線(xiàn)程等功能。

• 在任何時(shí)刻，一個(gè)處理器內核只能運行一個(gè)線(xiàn)程，多線(xiàn)程是通過(guò)線(xiàn)程輪流切換，分配時(shí)間來(lái)完成的，這就需要有一個(gè)標志來(lái)記住每個(gè)線(xiàn)程執行到了哪里，這里便需要到了程序計數器。
• 所以，程序計數器是線(xiàn)程私有的，每個(gè)線(xiàn)程都已自己的程序計數器。

虛擬機棧（JVM Stacks）

虛擬機棧是線(xiàn)程私有的，隨線(xiàn)程生滅。虛擬機棧描述的是線(xiàn)程中的方法的內存模型：

• 每個(gè)方法被執行的時(shí)候，都會(huì )在虛擬機棧中同步創(chuàng )建一個(gè)棧幀（stack frame）
• 每個(gè)棧幀的包含如下的內容
• 局部變量表中存儲著(zhù)方法里的java基本數據類(lèi)型 （byte/boolean/char/int/long/double/float/short）以及對象的引用 （注：這里的基本數據類(lèi)型指的是方法內的局部變量）
• 局部變量表
• 操作數棧
• 動(dòng)態(tài)連接
• 方法返回地址
• 方法被執行時(shí)入棧，執行完后出棧

虛擬機?？赡軙?huì )拋出兩種異常：

• 如果線(xiàn)程請求的棧深度大于虛擬機所規定的棧深度，則會(huì )拋出StackOverFlowError即棧溢出
• 如果虛擬機的棧容量可以動(dòng)態(tài)擴展，那么當虛擬機棧申請不到內存時(shí)會(huì )拋出OutOfMemoryError即OOM內存溢出

本地方法棧（Native Method Stacks）

本地方法棧與虛擬機棧的作用是相似的,都會(huì )拋出OutOfMemoryError和StackOverFlowError，都是線(xiàn)程私有的，主要的區別在于：

• 虛擬機棧執行的是java方法
• 本地方法棧執行的是native方法(什么是Native方法？)

Java堆（Java Heap）

java堆是JVM內存中最大的一塊，由所有線(xiàn)程共享,是由垃圾收集器管理的內存區域，主要存放對象實(shí)例，當然由于java虛擬機的發(fā)展，堆中也多了許多東西，現在主要有：

• 對象實(shí)例
• 類(lèi)初始化生成的對象
• 基本數據類(lèi)型的數組也是對象實(shí)例
• 字符串常量池
• 字符串常量池原本存放于方法區，jdk7開(kāi)始放置于堆中。
• 字符串常量池存儲的是string對象的直接引用，而不是直接存放的對象，是一張string table
• 靜態(tài)變量
• 靜態(tài)變量是有static修飾的變量，jdk7時(shí)從方法區遷移至堆中
• 線(xiàn)程分配緩沖區（Thread Local Allocation Buffer）
• 線(xiàn)程私有，但是不影響java堆的共性
• 增加線(xiàn)程分配緩沖區是為了提升對象分配時(shí)的效率

java堆既可以是固定大小的，也可以是可擴展的（通過(guò)參數-Xmx和-Xms設定），如果堆無(wú)法擴展或者無(wú)法分配內存時(shí)也會(huì )報OOM

方法區（Method Area）

方法區絕對是網(wǎng)上所有關(guān)于java內存結構文章?tīng)幷摰慕裹c(diǎn)，因為方法區的實(shí)現在java8做了一次大革新，現在我們來(lái)討論一下：

方法區是所有線(xiàn)程共享的內存，在java8以前是放在JVM內存中的，由永久代實(shí)現，受JVM內存大小參數的限制，在java8中移除了永久代的內容，方法區由元空間(Meta Space)實(shí)現，并直接放到了本地內存中，不受JVM參數的限制（當然，如果物理內存被占滿(mǎn)了，方法區也會(huì )報OOM），并且將原來(lái)放在方法區的字符串常量池和靜態(tài)變量都轉移到了Java堆中，方法區與其他區域不同的地方在于，方法區在編譯期間和類(lèi)加載完成后的內容有少許不同，不過(guò)總的來(lái)說(shuō)分為這兩部分：

• 類(lèi)元信息（Klass）
• 類(lèi)元信息在類(lèi)編譯期間放入方法區，里面放置了類(lèi)的基本信息，包括類(lèi)的版本、字段、方法、接口以及常量池表（Constant Pool Table）
• 常量池表（Constant Pool Table）存儲了類(lèi)在編譯期間生成的字面量、符號引用(什么是字面量？什么是符號引用？)，這些信息在類(lèi)加載完后會(huì )被解析到運行時(shí)常量池中
• 運行時(shí)常量池（Runtime Constant Pool）
• 運行時(shí)常量池主要存放在類(lèi)加載后被解析的字面量與符號引用，但不止這些
• 運行時(shí)常量池具備動(dòng)態(tài)性，可以添加數據，比較多的使用就是String類(lèi)的intern()方法

直接內存

直接內存位于本地內存，不屬于JVM內存，但是也會(huì )在物理內存耗盡的時(shí)候報OOM,所以也講一下。

在jdk1.4中加入了NIO（New Input/Putput）類(lèi)，引入了一種基于通道（channel）與緩沖區（buffer）的新IO方式，它可以使用native函數直接分配堆外內存，然后通過(guò)存儲在java堆中的DirectByteBuffer對象作為這塊內存的引用進(jìn)行操作，這樣可以在一些場(chǎng)景下大大提高IO性能，避免了在java堆和native堆來(lái)回復制數據。

常見(jiàn)問(wèn)題

什么是Native方法？

由于java是一門(mén)高級語(yǔ)言，離硬件底層比較遠，有時(shí)候無(wú)法操作底層的資源，于是，java添加了native關(guān)鍵字，被native關(guān)鍵字修飾的方法可以用其他語(yǔ)言重寫(xiě)，這樣，我們就可以寫(xiě)一個(gè)本地方法，然后用C語(yǔ)言重寫(xiě)，這樣來(lái)操作底層資源。當然，使用了native方法會(huì )導致系統的可移植性不高，這是需要注意的。

成員變量、局部變量、類(lèi)變量分別存儲在內存的什么地方？

• 類(lèi)變量
• 類(lèi)變量是用static修飾符修飾，定義在方法外的變量，隨著(zhù)java進(jìn)程產(chǎn)生和銷(xiāo)毀
• 在java8之前把靜態(tài)變量存放于方法區，在java8時(shí)存放在堆中
• 成員變量
• 成員變量是定義在類(lèi)中，但是沒(méi)有static修飾符修飾的變量，隨著(zhù)類(lèi)的實(shí)例產(chǎn)生和銷(xiāo)毀，是類(lèi)實(shí)例的一部分
• 由于是實(shí)例的一部分，在類(lèi)初始化的時(shí)候，從運行時(shí)常量池取出直接引用或者值，與初始化的對象一起放入堆中
• 局部變量
• 局部變量是定義在類(lèi)的方法中的變量
• 在所在方法被調用時(shí)放入虛擬機棧的棧幀中，方法執行結束后從虛擬機棧中彈出，所以存放在虛擬機棧中

由final修飾的常量存放在哪里？

final關(guān)鍵字并不影響在內存中的位置，具體位置請參考上一問(wèn)題。

類(lèi)常量池、運行時(shí)常量池、字符串常量池有什么關(guān)系？有什么區別？

類(lèi)常量池與運行時(shí)常量池都存儲在方法區，而字符串常量池在jdk7時(shí)就已經(jīng)從方法區遷移到了java堆中。

在類(lèi)編譯過(guò)程中，會(huì )把類(lèi)元信息放到方法區，類(lèi)元信息的其中一部分便是類(lèi)常量池，主要存放字面量和符號引用，而字面量的一部分便是文本字符，在類(lèi)加載時(shí)將字面量和符號引用解析為直接引用存儲在運行時(shí)常量池；對于文本字符來(lái)說(shuō)，它們會(huì )在解析時(shí)查找字符串常量池，查出這個(gè)文本字符對應的字符串對象的直接引用，將直接引用存儲在運行時(shí)常量池；字符串常量池存儲的是字符串對象的引用，而不是字符串本身。

什么是字面量？什么是符號引用？

• 字面量

  int a=1;//這個(gè)1便是字面量
  String b="iloveu";//iloveu便是字面量
  

• java代碼在編譯過(guò)程中是無(wú)法構建引用的，字面量就是在編譯時(shí)對于數據的一種表示:

• 符號引用

• 由于在編譯過(guò)程中并不知道每個(gè)類(lèi)的地址，因為可能這個(gè)類(lèi)還沒(méi)有加載，所以如果你在一個(gè)類(lèi)中引用了另一個(gè)類(lèi)，那么你完全無(wú)法知道他的內存地址，那怎么辦，我們只能用他的類(lèi)名作為符號引用，在類(lèi)加載完后用這個(gè)符號引用去獲取他的內存地址。
• 例子：我在com.demo.Solution類(lèi)中引用了com.test.Quest，那么我會(huì )把com.test.Quest作為符號引用存到類(lèi)常量池，等類(lèi)加載完后，拿著(zhù)這個(gè)引用去方法區找這個(gè)類(lèi)的內存地址。