本文主要向大家介绍了JAVA语言内存模型，通过具体的内容向大家展示，希望对大家学习JAVA语言有所帮助。

JAVA能够实现跨平台的一个根本原因，是定义了class文件的格式标准,凡是实现该标准的JVM都能够加载并解释该class文件，据此也可以知道，为啥Java语言的执行速度比C/C++语言执行的速度要慢了,当然原因肯定不止这一个，如在JVM中没有数据寄存器，指令集使用的是栈来保存中间数据…等,尽管Java的贡献者们为执行速度的提高想了各种办法，如JIT、动态编译器等。

1、JAVA内存模型

以下是JVM的一个基本架构图,在这个基本架构图中，栈有两部份，Java线程栈以及本地方法栈，栈的概念与C/C++程序基本上都是一个概念,里面存放的都是栈帧，一个栈帧代表的就是一个函数的调用，在栈帧里面存放了函数的形参，函数的局部变量, 返回地址等，但是与C/C++的一个重要区别是，C/C++里面有传值以及传址的区别，当传的是一个对象时( 结构体也可以当成对象，其实就是对象~，只不过里面的方法默认都是public的，不信你可以试试，在结构体中加一个函数，编译器也不会报错，程序依旧运行…,会将对象复到到栈中，而Java中只有基本类型才是传值的，其他类型传的都是引用，什么是引用，学过C/C++的就把引用当作指针理解吧~~~，在这个基本架构图中，可以看出JVM还定义了一个本地方法栈，本地方法栈是为Java调用本地方法【这些本地方法是由其他语言编写的】服务的

上面的图中看到的是JVM中栈有两个，但是堆只有一个，每一个线程都有自已的线程栈【线程栈的大小可以通过设置JVM的-xss参数进行配置，32位系统下，一般默认的大小是512K】，线程栈里面的数据属于该线程私有，但是所有的线程都共享一个堆空间,堆中存放的是对象数据，什么是对象数据，排除法，排除基本类型以及引用类型以外的数据都将放在堆空间中，下面来具体分析一下…

1.1、内存模型

作为Java开发人员来说，并不需要像C/C++开发人员，需要时刻注意内存的释放，而是全权交给虚拟机去管理，那么有就必要了解虚拟机的运行时内存是如何构成的。运行时内存模型，分为线程私有和共享数据区两大类，其中线程私有的数据区包含程序计数器、虚拟机栈、本地方法区，所有线程共享的数据区包含Java堆、方法区，在方法区内有一个常量池。

下面分析每个模块详细功能

(1)线程私有区：

程序计数器，记录正在执行的虚拟机字节码的地址;

程序计数器PC，当前线程所执行的字节码行号指示器。每个线程都有自己计数器，是私有内存空间，该区域是整个内存中较小的一块。

当线程正在执行一个Java方法时，PC计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码的地址;当线程正在执行的一个Native方法时，PC计数器则为空(Undefined)。

虚拟机栈：方法执行的内存区，每个方法执行时会在虚拟机栈中创建栈帧;

虚拟机栈，生命周期与线程相同，是Java方法执行的内存模型。每个方法(不包含native方法)执行的同时都会创建一个栈帧结构，方法执行过程，对应着虚拟机栈的入栈到出栈的过程。

栈帧(Stack Frame)结构

栈帧是用于支持虚拟机进行方法执行的数据结构，是属性运行时数据区的虚拟机站的栈元素。见上图， 栈帧包括：

局部变量表 (locals大小，编译期确定)，一组变量存储空间， 容量以slot为最小单位。 操作栈(stack大小，编译期确定)，操作栈元素的数据类型必须与字节码指令序列严格匹配 动态连接， 指向运行时常量池中该栈帧所属方法的引用，为了 动态连接使用。 前面的解析过程其实是静态解析; 对于运行期转化为直接引用，称为动态解析。 方法返回地址 正常退出，执行引擎遇到方法返回的字节码，将返回值传递给调用者 异常退出，遇到Exception,并且方法未捕捉异常，那么不会有任何返回值。 额外附加信息，虚拟机规范没有明确规定，由具体虚拟机实现。

因此，一个栈帧的大小不会受到

异常(Exception)

Java虚拟机规范规定该区域有两种异常：

StackOverFlowError：当线程请求栈深度超出虚拟机栈所允许的深度时抛出 OutOfMemoryError：当Java虚拟机动态扩展到无法申请足够内存时抛出

本地方法栈：虚拟机的Native方法执行的内存区;

本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法提供内存空间，而前面讲的虚拟机栈式为Java方法提供内存空间。有些虚拟机的实现直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一，比如非常典型的SunHotSpot虚拟机。

异常(Exception)：Java虚拟机规范规定该区域可抛出StackOverFlowError和OutOfMemoryError。

(2)线程共享区：

Java堆：对象分配内存的区域;

Java堆，是Java虚拟机管理的最大的一块内存，也是GC的主战场，里面存放的是几乎所有的对象实例和数组数据。JIT编译器有栈上分配、标量替换等优化技术的实现导致部分对象实例数据不存在Java堆，而是栈内存。

从内存回收角度，Java堆被分为新生代和老年代;这样划分的好处是为了更快的回收内存; 从内存分配角度，Java堆可以划分出线程私有的分配缓冲区(Thread Local AllocationBuffer,TLAB);这样划分的好处是为了更快的分配内存;

对于填充数据不是一定存在的，仅仅是为了字节对齐。HotSpot VM的自动内存管理要求对象起始地址必须是8字节的整数

倍。对象头本身是8的倍数，当对象的实例数据不是8的倍数，便需要填充数据来保证8字节的对齐。该功能类似于高速缓存行的对齐。

另外，关于在堆上内存分配是并发进行的，虚拟机采用CAS加失败重试保证原子操作，或者是采用每个线程预先分配TLAB内存.

异常(Exception)：Java虚拟机规范规定该区域可抛出OutOfMemoryError。

方法区：存放类信息、常量、静态变量、编译器编译后的代码等数据;

方法区主要存放的是已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、编译器编译后的代码等数据。GC在该区域出现的比较少。

异常(Exception)：Java虚拟机规范规定该区域可抛出OutOfMemoryError。

常量池：存放编译器生成的各种字面量和符号引用，是方法区的一部分。

对于大多数的程序员来说，Java内存比较流行的说法便是堆和栈，这其实是非常粗略的一种划分，这种划分的”堆”对应内存模型的Java堆，”栈”是指虚拟机栈，然而Java内存模型远比这更复杂，想深入了解Java的内存，还是有必要明白整个内存模型。

运行时常量池也是方法区的一部分，用于存放编译器生成的各种字面量和符号引用。运行时常量池除了编译期产生的Class文件的常量池，还可以在运行期间，将新的常量加入常量池，比较常见的是String类的intern()方法。

字面量：与Java语言层面的常量概念相近，包含文本字符串、声明为final的常量值等。 符号引用：编译语言层面的概念，包括以下3类：

类和接口的全限定名 字段的名称和描述符 方法的名称和描述符

但是该区域不会抛出OutOfMemoryError异常。

2、堆&GC

在JVM中堆空间划分如下图所示

上图中，刻画了Java程序运行时的堆空间,可以简述成如下2条

1.JVM中堆空间可以分成三个大区，新生代、老年代、永久代

2.新生代可以划分为三个区，Eden区，两个幸存区

在JVM运行时，可以通过配置以下参数改变整个JVM堆的配置比例

对复制算法进一步优化：使用Eden/S0/S1三个分区

平均分成A/B块太浪费内存，采用Eden/S0/S1三个区更合理，空间比例为Eden:S0:S1==8:1:1，有效内存(即可分配新生对象的内存)是总内存的9/10。

算法过程：

Eden+S0可分配新生对象; 对Eden+S0进行垃圾收集，存活对象复制到S1。清理Eden+S0。一次新生代GC结束。 Eden+S1可分配新生对象; 对Eden+S1进行垃圾收集，存活对象复制到S0。清理Eden+S1。二次新生代GC结束。 goto 1。

默认Eden:S0:S1=8:1:1,因此，新生代中可以使用的内存空间大小占用新生代的9/10,那么有人就会问，为什么不直接分成两个区，一个区占9/10,另一个区占1/10，这样做的原因大概有以下几种：

S0与S1的区间明显较小，有效新生代空间为Eden+S0/S1，因此有效空间就大，增加了内存使用率 有利于对象代的计算，当一个对象在S0/S1中达到设置的XX:MaxTenuringThreshold值后，会将其分到老年代中，设想一下，如果没有S0/S1,直接分成两个区，该如何计算对象经过了多少次GC还没被释放,你可能会说，在对象里加一个计数器记录经过的GC次数，或者存在一张映射表记录对象和GC次数的关系，是的，可以，但是这样的话，会扫描整个新生代中的对象, 有了S0/S1我们就可以用S0/S1记录对象经过的代数【当然这取决于具体的Java虚拟机的实现了】~~~

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