JVM 结构小结

JVM的内存模型和.Net CLR的内存模型有很多相似的地方。《.Net CLR 内存模型小结》

 

1 类加载器（ClassLoader）

1.1 Class Loader 的分类

• 启动类加载器（BootStrap Class Loader）：加载 rt.java （Java基础类库）。
• 扩展类加载器（Extension Class Loader）：加载扩展功能 jar 包。
• 系统类加载器（System Class Loader）：即 AppClassLoader。加载启动参数 classpath 中的 jar 包，包括用户自己写的类。
• 用户自定义类加载器（User Defined Class Loader）：供用户自己手动控制加载过程。

 

1.2 Class Loader 的工作过程

1.2.1 装载

• 装载 .class 文件。
• 双亲委派模型（Parent Delegation Model）。Parent Class Loader 无法加载时再由自己加载类。保证安全加载，防止恶意冒充核心包。

 

1.2.2 链接

• 校验 .class 文件是否符合规范，是否符合当前 JVM。
• 把类型信息合并到 JVM 运行时中（方法区）。
• 为类分配内存（如，类的静态字段）。

 

1.2.3 初始化

• 只有类第一次被访问到，才会做初始化。
• 初始化静态变量，执行静态代码，静态构造函数。

 

2 运行时数据区（Runtime Data Area）

2.1 方法区（Method Area）（线程共享）

• 存储类型信息。SUN JDK 中对应 持久代（Permanent Generation）。
• 为加快速度，通常为每个非抽象类创建私有方法表。利于多态的实现。

 

2.2 堆（Heap）（线程共享）

2.2.1 新生代区（Yong Area）

• 存放新生的对象；频繁收集。
• 1个 Eden Space：
• 新创建的对象进入 Eden Space。
• Eden Space 中的 Thread Local Allocation Buffer （TLAB）
• 默认占 Eden Space 的 1%，线程私有。
• 为提高效率，针对不存在线程共享，同时适合被快速GC的小对象，会优先被分配到 TLAB。
• 2个相同大小的 Survivor Space：
• 用于 Minor GC 时的对象复制。主要目的是用空间换时间，从而提高 GC 的速度。

 

2.2.2 老年代区（Old Area）

存放生命周期较长的对象；较少收集。

 

2.2.3 GC 原理（类似 .Net CLR 中的 GC）

GC 监控对象地址、大小、使用情况等，（用有向图）记录和管理堆中的对象，以确定哪些对象可达，哪些对象不可达。当对象不可达时，GC有责任回收其内存空间。程序员可以主动调用 System.gc()，通知GC运行，但Java语言规范不保证GC一定会执行。

 

2.2.4 两种 GC 模式

• GC （Minor GC）：收集 Yong Area。
• Full GC （Major GC）：收集 Yong + Old

 

2.2.5 并不是所有的对象都在堆上分配

• 一种是上述 TLAB 的情况（虽然TLAB属于堆，但它是线程私有的，与一般意义上线程共享的堆不同）。
• 另一种是在线程栈上分配。JVM 在 Server 模式下可开启“逃逸分析”，如果分析出某个对象永远只在某个方法、线程的范围内，这个对象就可以在线程栈上分配。

 

2.2.6 OutOfMemoryError （OOM）的两种类型

• Java Heap Space：调整参数 -Xms（初始堆大小）和 -Xmx（最大堆大小）
• PermGen Space：调整参数 -XX:PermSize（初始Perm堆大小）和 -XX:MaxPermSize（最大Perm堆大小）

 

2.3 Java 栈（Java Stack）（线程私有）

• 分为 局部变量区、操作数栈、帧数据区。存储方法参数、局部变量、中间运算结果、提供其它模块（PC Register）所需数据。
• 一个栈帧对应一个方法的调用。调用方法时入栈，方法返回时出栈。
• 局部变量区：以字长为单位（32bit）。byte，short，char 会被转换为 int；long，double 占2个字长（64bit）。

 

2.4 本地方法栈（Native Method Stack）（线程私有）

类似 Java Stack，针对本地方法。SUN JDK 中就是 Java Stack。

 

2.5 PC 寄存器（Program Counter Register）（线程私有）

保存线程当前指令所在位置。

 

3 执行引擎（Execution Engine）

• 包括 解释执行、编译执行、自适应优化执行、硬件芯片执行。
• 编译执行：JIT（Just-In-Time）运行时将字节码编译为机器码，重复利用。
• 自适应优化执行：如HotSpot VM，将热点代码编译为本地代码提高效率，热点消退后又取消这部分编译后的本地代码。
• SUN JDK 编译模式
• Client：轻量级，占用内存少。
• Server：占用内存多。可开启对象“逃逸分析”。 

4 本地方法接口（Native Interface）