Java JVM内存区域详解

Java JVM内存区域详解

简介

Java虚拟机（Java Virtual Machine，JVM）是Java语言的核心和基础，是Java实现"一次编写，到处运行"特性的核心。在JVM中，Java程序在运行时会占用不同的内存区域，这些内存区域分别承担着不同的作用，在理解Java程序运行机制时，对这些内存区域有深入的认识很有帮助。

Java JVM内存区域介绍

在Java虚拟机启动时，会创建以下几个内存区域：

• 程序计数器
• Java虚拟机栈
• 本地方法栈
• Java堆
• 方法区

程序计数器

程序计数器是一块较小的内存区域，它可以看做当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机中，每个线程都有一个独立的程序计数器，这个计数器是线程私有的，并且随线程的切换而切换。

Java虚拟机栈

Java虚拟机栈也是线程私有的内存区域，可以成为Java方法执行线程栈。在将一个Java方法压入栈时，会为这个方法分配一个栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址等信息，当一个方法执行完毕时，它所对应的栈帧也会随之出栈。

本地方法栈

本地方法栈的作用与Java虚拟机栈类似，但是它是为虚拟机使用Native方法服务的。在调用Native方法时，与所执行的Java方法不同，Java方法在Java虚拟机中执行，而Native方法是由本地的函数库所提供的，需要使用本地方法栈来执行。

Java堆

Java堆（Java Heap）是Java虚拟机所管理的最大的内存区域，在虚拟机启动时，可以通过"-Xmx"参数来设置最大堆内存大小。Java堆被所有的线程所共享，它主要用于存放对象实例。Java堆在物理上分为新生代和老年代两个区域，新生代又被分为Eden空间、Survivor 0区、Survivor 1区。在程序运行过程中，堆区也会产生垃圾对象，这些垃圾对象需要经过垃圾回收机制进行清理。

方法区

方法区（Method Area）也是被所有的线程所共享的内存空间，它主要用于存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。在Java虚拟机里面，字符串常量池（String Pool）也可以算作方法区的一部分。

示例说明

示例一

假设我们写下如下代码：

public class MyClass{
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("Hello world");
    }
}

此时我们通过"javac"命令编译这个类文件，并通过"java"命令运行该程序。在运行过程中，虚拟机会按照以下步骤对内存区域进行分配：

• 程序计数器：主线程开始运行
• Java虚拟机栈：主线程开始运行，在栈中分配方法架构和局部变量表
• 本地方法栈：本示例中没有使用Native方法
• Java堆：虚拟机会在堆中分配类的内部信息和常量池
• 方法区：虚拟机会在方法区中分配类和方法信息

示例二

假设我们写下如下代码：

public class MyClass{
    public static void main(String[] args){
        int[] a=new int[10];
        String str="Hello world";
    }
}

此时我们通过"javac"命令编译这个类文件，并通过"java"命令运行该程序。在运行过程中，虚拟机会按照以下步骤对内存区域进行分配：

• 程序计数器：主线程开始运行
• Java虚拟机栈：主线程开始运行，在栈中分配方法架构和局部变量表，因为定义了int[]和String类型的变量，所以还需要在栈中分配数组和字符串对象
• 本地方法栈：本示例中没有使用Native方法
• Java堆：在堆中分配一个int数组和字符串对象，在虚拟机中，new出的对象及其数据都在Java堆中分配，这里的int数组和字符串对象就是储存在这个区域中的
• 方法区：虚拟机会在方法区中分配类和方法信息

总结

Java虚拟机内存区域有五个，主要承担着不同的作用，是Java程序运行的核心部分。在编写Java程序的时候，理解这些内存区域的作用，有助于我们编写出更加高效和规范的代码。