深入理解Java虚拟机 JVM 内存结构

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一、JVM内存结构

Java虚拟机（Java Virtual Machine，简称JVM）内存结构是指Java程序运行时所使用的物理内存划分，包括以下几个部分：

1.程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间，用于记录当前线程所执行的字节码的行号。每个线程都需要有一个独立的程序计数器。

2.虚拟机栈

虚拟机栈是由一系列栈帧（Stack Frame）组成的，每个栈帧对应一个 Java 方法在执行过程中的一个内存区域。每个线程都有自己的虚拟机栈。

3.本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈类似，不同的是虚拟机栈是为虚拟机执行Java方法服务，本地方法栈则为虚拟机使用到的 native 方法服务。

4.堆

堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。所有线程共享\该内存区域。在虚拟机启动时创建，用于存放Java对象实例。

5.方法区

方法区也称为“永久代”（PermGen），用于存储被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。与堆一样，是各线程所共享的内存区域。随着JDK版本的升级，永久代被元空间所取代。

二、内存申请和释放

当Java程序申请内存时，会按照Java虚拟机内存结构中的规定分配内存。相反地，当Java程序释放内存时，则由Java虚拟机负责管理。在Java中，一般采用垃圾回收机制（Garbage Collection）来自动管理内存。

示例一：使用Java创建一个String对象

下面是一个创建String对象的Java代码：

String s = new String("hello world");

当JVM执行上述代码时，它会申请一段堆内存，用于存储 String 对象，在堆内存中存储字符串 "hello world" 的内容，并将堆内存的地址赋值给变量 s。

示例二：释放String对象的内存

Java虚拟机使用标记-清除算法进行垃圾回收。在垃圾回收过程中，会将不再使用的对象标记为垃圾，并进行清理。在这个例子中，Java虚拟机会在变量s不再使用时，将其标记为垃圾。根据垃圾回收算法不同，JVM会有不同的回收时机。

三、总结

通过本篇文章，我们了解了JVM内存结构，以及Java程序中内存的申请和释放。值得注意的是，在Java中，程序员不需要自己管理内存。JVM会自动执行垃圾回收，以释放不再使用的内存，确保Java程序的高效安全运行。