学习笔记一:HotSpot中的一些概念_hotspot wizard_wiljm的博客-程序员宅基地

技术标签: JVM  HotSpot  《深入理解 Java 虚拟机》  

图片来源:http://blog.csdn.net/java2000_wl/article/details/8015105

运行时数据区域

程序计数器(Programn Counter Register)

        程序计数器是一块较小的内存空间,它可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

        由于 Java 虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的,在任何一个确定的时刻,一个处理器(对于多核处理器来说是一个内核)都只会执行一条线程中的指令。因此,为了线程切换后能恢复到正确的执行位置,每条线程都需要有一个独立的程序计数器,各个线程之间的计数器互不影响,独立存储,我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。

        如果线程正在执行的是一个 Java 方法这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址;如果正在执行的是 Native 方法,这个计数器值则为空(Undefined)。此内存区域是唯一一个在 Java 虚拟机规范中没有 规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

Java 虚拟机栈

        与程序计数器一样,Java 虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)也是线程私有的它的生命周期与线程相同

        虚拟机栈描述的是 Java 方法执行的内存模型:每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口的信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程

        局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、对象引用(reference 类型,它不等同于对象本身,可能是一个指向对象起始地址的引用指针,也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置)和 returnAddress 类型(指向了一条字节码指令的地址)。

        其中 64 位长度的 long 和 double  类型的数据会占用 2 个局部变量空间(Slot),其余的数据类型只占用 1 个。局部变量表所需的内存空间在编译期完成分配,当进入一个方法时,这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的,在方法运行期间不会改变局部变量表的大小

        在 Java 虚拟机规范中,对这个区域规定了两种异常状况如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,将抛出StackOverflowError异常如果虚拟机栈可以动态扩展(当前大部分的 Java 虚拟机都可动态扩展,只不过 Java 虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈),如果扩展时无法申请到足够的内存,就会抛出OutOfMemoryError异常

本地方法栈

        本地方法栈(Native Method Stack)与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的,他们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法(也就是字节码)服务,而本地方法栈则为虚拟机使用到的 Native 方法服务。

        在虚拟机规范中对本地方法栈中方法使用的语言、使用方法与数据结构并没有强制规定,因此具体的虚拟机可以自由实现它。甚至有的虚拟机(譬如 Sun HotSpot 虚拟机)直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一

        与虚拟机栈一样,本地方法栈区域也会抛出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 异常。

Java 堆

        对于大多数应用来说,Java 堆(Java Heap)是 Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块。

        Java 堆是被所有线程共享的一块内存区域,在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例,几乎所有的对象实例都在这里分配内存。这一点在 Java 虚拟机规范中的描述是:所有的对象实例以及数组都要在堆上分配,但是随着 JIT 编译器的发展与逃逸分析计数逐渐成熟,栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化发生,所有的对象都分配在堆上也渐渐变得不是那么“绝对”了。

        Java 堆是垃圾收集器管理的主要区域,因此很多时候也被称作“GC 堆”(Garbage Collected Heap)。

        根据 Java 虚拟机规范的规定,Java 堆可以处于物理上不连续的内存空间中,只要逻辑上是连续的即可,就像我们的磁盘空间一样。在实现时,既可以实现成固定大小,也可以是可扩展的,不过当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的(通过 -Xmx 和 -Xms 控制)。如果在堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法再扩展时,将会抛出 OutOfMemoryError 异常。

方法区

        方法区(Method Area)与 Java 堆一样,是各个线程共享的内存区域,它用于存储已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。

        虽然 Java 虚拟机规范把方法区面数为堆的一个逻辑部分,但是它却有一个别名叫 Non-Heap(非堆),目的应该是与 Java 堆区分开来。

        对于习惯在 HotSpot 虚拟机上开发、部署程序的开发者来说,很多人都更愿意把方法区称为“永久代”(Permanent Generation),本质上两者并不等价,仅仅是因为 HotSpot 虚拟机的设计团队选择把 GC 分代收集扩展至方法区,或者说使用永久代来实现方法区而已,这样 HotSpot 的垃圾收集器可以像管理 Java 堆一样管理这部分内存,能够省去专门为方法区编写内存管理代码的工作。对于其他虚拟机(如 BEA JRockit、IBM J9 等)来说是不存在永久代的概念的。

        对于 HotSpot 虚拟机,根据官方发布的路线图信息,现在也有放弃永久代并逐步改为采用 Native Memory 来实现方法区的规划了,在目前已经发布的 JDK1.7 HotSpot 中,已经把原本放在永久代字符串常量池移出

        根据 Java 虚拟机规范的规定,当方法区无法满足内存分配需求时,将抛出 OutOfMemoryError 异常。

运行时常量池

        运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分。Class 文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外,还有一项信息是常量池(Constant Pool Table),用于存放编译期生成的各种字面量符号引用,这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放

        Java 虚拟机对 Class 文件每一部分(自然也包括常量池)的格式都有严格规定,每一个字节用于存储哪种数据都必须符合规范的要求才会被虚拟机认可、装载和执行,但对于运行时常量池,Java 虚拟机规范没有做任何细节的要求,不同的提供商实现的虚拟机可以按照自己的需要来实现这个内存区域。

        运行时常量池相对于 Class 文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性,Java 语言并不要求常量一定只有编译期才能产生,也就是并非预置如 Class 文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池,运行期间也可能将新的常量放入池中,这种特性被开发人员利用得比较多的便是 String 类的 intern() 方法

        既然运行时常量池是方法区的一部分,自然受到方法区内存的限制,当常量池无法再申请到内存时会抛出 OutOfMemoryError 异常。

直接内存

        直接内存(Direct Memory)并不是虚拟机运行时数据区的一部分,也不是 Java 虚拟机规范中定义的内存区域。但是这部分内存也被频繁地使用,而且也可能导致 OutOfMemoryError 异常出现。

        在 JDK 1.4 中新加入了 NIO(New Input/Output)类,引入了一种基于通道(Channel)与缓冲区(Buffer)的 I/O 方式,它可以使用 Native 函数库直接分配堆外内存,然后通过一个存储在 Java堆中的 DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能,因为避免了在 Java 堆和 Native 堆中来回复制数据。

        显然,本机直接内存的分配不会受到 Java 堆大小的限制,但是,既然是内存,肯定还是会受到本机总内存(包括 RAM 以及 SWAP 区或者分页文件)大小以及处理器寻址空间的限制

        服务器管理员在配置虚拟机参数时,会根据实际内存设置 -Xms 等参数信息,但经常忽略直接内存,使得各个内存区域总和大于物理内存限制(包括物理的和操作系统级的限制),从而导致动态扩展时出现 OutOfMemoryError 异常

对象的内存布局

        在 HotSpot 虚拟机中,对象在内存中存储的布局可以分为 3 块区域:对象头(Header)、实例数据(Instance Data)和对齐填充(Padding)。

        实例数据部分是对象真正存储的有效信息,也是在程序代码中所定义的各种类型的字段内容。无论是从父类继承下来的,还是在子类中定义的,都需要记录下来。这部分的存储顺序会受到虚拟机分配策略参数(FieldsAllocationStyle)和字段在Java源代码中定义顺序的影响。

        HotSpot 虚拟机默认的分配策略为 longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops(Ordinary Object Pointers),从分配策略中可以看出,相同宽度的字段总是被分配到一起。在满足这个前提条件的情况下,在父类中定义的变量会出现在子类之前。如果 CompactFileds 参数值为 true(默认为 true),那么子类之中较窄的变量也可能会插入到父类的空隙之中。

        由于 HotSpot VM 的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是 8 字节的整数倍,换句话说,就是对象的大小必须是 8 字节的整数倍。而对象头部分正好是 8 字节的倍数(1 倍或者 2 倍),因此,当对象实例数据部分没有对齐时,就需要通过对齐填充来补全。

对象的访问定位

        建立对象是为了使用对象,我们的 Java 程序需要通过栈上的 reference 数据来操作堆上的具体对象。由于 reference 类型在 Java 虚拟机规范中值规定了一个指向对象的引用,并没有定义这个引用应该通过何种方式去定位、访问堆中的对象的具体位置,所以对象访问方式也是取决于虚拟机实现而定的

        目前主流的访问方式有使用句柄直接指针两种。

  • 如果使用句柄访问的话,那么 Java 堆中将会划分出一块内存来作为句柄池,reference 中存储的就是对象的句柄地址,而句柄中包含了对象实例数据类型数据各自的具体地址信息,如图 2-2 所示。

图 2-2
  • 如果使用直接指针访问,那么 Java 堆对象的布局中就必须考虑如何防止访问类型数据的相关信息,而 reference 中存储的直接就是对象地址,如图 2-3 所示。

图 2-3
        这两种对象访问方式各有优势, 使用句柄来访问的最大好处就是 reference 中存储的是稳定的句柄地址,在对象被移动(垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为)时只会改变句柄中的实例数据指针,而 reference 本身不需要修改。
        使用直接指针访问方式的最大好处就是速度更快,它节省了一次指针定位的时间开销,由于对象的访问在 Java 中非常频繁,因此这类开销积少成多后也是一项非常可观的执行成本。
        就 Sun HotSpot 而言, 它是使用第二种方式进行对象访问(直接指针访问),但从整个软件开发的范围来看,各种语言和框架使用句柄来访问的情况也十分常见。

摘自《深入理解 Java 虚拟机:JVM 高级特性与最佳实践》(第二版)

版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。
本文链接:https://blog.csdn.net/u013678930/article/details/51375049

智能推荐

HDFS分布式文件系统_harfilesystem-程序员宅基地

HDFS分布式文件系统1.HDFS概述在现代的企业环境中,单机容量往往无法存储大量数据,需要跨机器存储。统一管理分布在集群上的文件系统称为分布式文件系统 。​ HDFS(Hadoop Distributed File System)是Apache Hadoop项目的子项目。Hadoop 非常适于存储大型数据 (比如 TB 和 PB), 其就是使用 HDFS 作为存储系统. HDFS 使用多台计算机存储文件, 并且提供统一的访问接口, 像是访问一个普通文件系统一样使用分布式文件系统.分布式文件系统解_harfilesystem

Numpy之sum函数用法_numpy求和指定轴-程序员宅基地

文档原文在这: https://docs.scipy.org/doc/numpy-1.10.1/reference/generated/numpy.sum.htmlnumpy.sum用法如下:numpy.sum(a, axis=None, dtype=None, out=None, keepdims=False) 求一个数组中给定轴上的元素的总和。参数如下:a:array_like 类型_numpy求和指定轴

Navicat Premium相关注册码_navicat premium注册码-程序员宅基地

--Navicat for SQL Server V10.0.10NAVD-3CG2-6KRN-IEPMNAVL-NIGY-6MYY-XWQENAVI-C3UU-AAGI-57FW--Navicat Premium注册码NAVJ-E6YF-JULL-KKIGNAVE-BOCL-CE3X-TAGYNAVC-KAIA-NU5I-SPOXNAVL-FE27-KNTQ-YJXCNAVK-LXKO-3XHL..._navicat premium注册码

redis AOF持久化_redis aof持久化默认文件名 site:blog.csdn.net-程序员宅基地

目录1、AOF简介 2、AOF 配置 3、开启 AOF 4、AOF 文件恢复 5、 AOF 重写 6、AOF的优缺点  上一篇文章我们介绍了Redis的RDB持久化,RDB 持久化存在一个缺点是一定时间内做一次备份,如果redis意外down掉的话,就会丢失最后一次快照后的所有修改(数据有丢失)。对于数据完整性要求很严格的需求,怎么解决呢?  本篇博客接着来介绍Redis..._redis aof持久化默认文件名 site:blog.csdn.net

基础练习 数的读法-程序员宅基地

基础练习 数的读法问题描述  Tom教授正在给研究生讲授一门关于基因的课程,有一件事情让他颇为头疼:一条染色体上有成千上万个碱基对,它们从0开始编号,到几百万,几千万,甚至上亿。  比如说,在对学生讲解第1234567009号位置上的碱基时,光看着数字是很难准确的念出来的。  所以,他迫切地需要一个系统,然后当他输入12 3456 7009时,会给出相应的念法:  十二亿三千四...

漫画算法笔记 最大公约数_漫画 求最大公约数-程序员宅基地

漫画算法笔记最大公约数#include <iostream>#include <stdlib.h>using namespace std;//辗转相除法int getGreastCommonDivisorV1(int a, int b){ int big = a > b ? a : b; int small = a < b ? a : b; if ( big % small == 0 ) { return small; } return _漫画 求最大公约数

随便推点

MySql 根据条件给某字段赋值_把某个字段全部赋值 mysql_希小晨的博客-程序员宅基地

这里用了 case when then else end '列名'的方式,C1,C2 表示条件,E1,E2 表示如果满足C1,C2,则显示E1,E2,否则显示else里面的内容._把某个字段全部赋值 mysql

docker 学习(1)-程序员宅基地

docker是基于go语言开发的一个云开源项目,它的目标是“build,ship and run any app,Anywhere。它基于linux的容器技术(Linux containers),是一个轻量级的容器,可以理解为沙盒。

PHP CURL 总结-程序员宅基地

1.Get请求$curlobj = curl_init(); // 初始化curl_setopt($curlobj, CURLOPT_URL, "http://www.baidu.com"); // 设置访问网页的URLcurl_setopt($curlobj, CURLOPT_RETURNTRANSFER, true); // 执行之后不

Android RelativeLayout 属性_android relativelayout属性-程序员宅基地

// 相对于给定ID控件android:layout_above 将该控件的底部置于给定ID的控件之上;android:layout_below 将该控件的底部置于给定ID的控件之下;android:layout_toLeftOf 将该控件的右边缘与给定ID的控件左边缘对齐;android:layout_toRightOf 将该控件的左边缘与给定ID的控件右_android relativelayout属性

linux下的mysql安装(64位无需编译版)_linux mysqlx64下载-程序员宅基地

下载mysql时,需下载对应系统的mysql版本,否则有意想不到的错误,Centos为基于redhat linux的二进制版系统,rhel为red hat enterprise linux , osx为苹果linux系统,freebsd是类unix系统,Solaris 是Sun Microsystems研发的系统将mysql-5.1.50-linux-x86_64-glibc23.tar.gz_linux mysqlx64下载

使用JLink间接烧写S3C2410、S3C2440开发板Nor、Nand Flash的方法-程序员宅基地

1. 简要说明 JLink的调试功能、烧写Flash的功能都很强大,但是对于S3C2410、S3C2440的Flash操作有些麻烦:烧写Nor Flash时需要设置SDRAM,否则速率很慢;烧写Nand Flash只是从理论上能够达到,但是还没有人直接实现这点。 本文使用一个间接的方法来实现对S3C2410、S3C2440开发板的Nor、Nand Flash的烧写。原理为:JLink可以很方便地读写内存、启动程序,那么可以把一个特制的程序下载到开发板上的SDRAM去,并运

推荐文章

热门文章

相关标签