Java内存模型与内存结构

1 Java内存模型

Java内存模型是为了屏蔽掉各种硬件和操作系统的各种访问差异,以实现让Java程序在各个平台下一致的访问内存效果。通过定义程序中各个竞争变量的访问规则, 以实现访问变量的原子性、可见性、有序性。

2 Java内存结构(运行时数据区域)

2.1 程序计数器(线程私有)

线程执行字节码的行号指示器。执行字节码时通过计数器取下一条需要执行的字节码指令, 分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等都依赖计数器。

2.2 Java虚拟机栈 (线程私有)

每个方法执行都会创建一个栈帧, 用于保存局部变量表(存放基本数据类型、对象引用)、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每个方法从调用到执行完成,都对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

2.3 本地方法栈(线程私有)

与Java虚拟机栈相似,Java虚拟机栈为执行Java方法服务, 而本地方法栈则为执行Native方法服务。

2.4 Java堆(线程共享)

基本上所有对象实例以及数组都在堆上分配, 随着JIT与逃逸分析技术的成熟, 对象也可以在栈上分配。

2.5 方法区 (线程共享)

存储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。

2.6 运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分, 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,用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分信息将在类加载后进入方法区的运行时常量池存放。

2.7 直接内存

不属于运行时数据区域, 也不受Java虚拟机管理, jdk1.4引入NIO类, 引入了基于管道(channel)和缓冲区(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Java堆中的DirectByteBuffer作为这块内存的引用进行操作。 显著提升性能, 减少Java堆与native堆来回复制数据。

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