一文讲清 JVM 内存结构 | 极客视点

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JVM 一直都是程序员面试的必考点，但是要把它搞清楚又好像不是特别容易。JVM 的知识点太散，不系统，所以不便于归纳总结。近日，公众号“Java 大联盟”的作者楠哥梳理了 JVM 的结构，希望给技术同学带来参考。

JVM 可以分为 5 个部分，分别是：

• 1.类加载器（Class Loader）：加载字节码文件到内存。

• 2.运行时数据区（Runtime Data Area）：JVM 核心内存空间结构模型。

• 3.执行引擎（Execution Engine）：对 JVM 指令进行解析，翻译成机器码，解析完成后提交到操作系统中。

• 4.本地库接口（Native Interface）：供 Java 调用的融合了不同开发语言的原生库。

• 5.本地方法库（Native Libraies）：Java 本地方法的具体实现。

JVM 的结构如下图所示：

这其中最复杂的是运行时数据区，它也是 JVM 内存结构最重要的部分。运行时数据区又可以分为方法区、虚拟机栈、本地方法栈、堆以及程序计数器，并且方法区和堆是线程共享的，虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器是线程隔离的。下面详细讲解运行时数据区的各个组成部分。

1.方法区

方法区存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量以及即时编译器编译后的代码等数据。方法区是一种规范，它的其中一种实现是永久代。JDK 7 以前的版本字符串常量池是放在永久代中的，JDK 7 将字符串常量池移动到了堆中，JDK 8 直接删除了永久代，改用元空间替代永久代。

2.本地方法栈

本地方法栈与 Java 栈的作用和原理基本相同，都可以用来执行方法，不同点在于 Java 栈执行的是 Java 方法，本地方法栈执行的是本地方法。

什么是 Java 的本地方法呢？Java 是基于应用层的高级编程语言，无法访问操作系统底层信息，如底层硬件设备等，这个时候就需要使用其他语言来完成其欠缺的功能了，比如 C 语言。本地方法的使用原理如下所示：

• 在 Java 程序中声明 native 修饰的方法，只有方法定义，没有方法实现，将该 Java 文件编译成字节码文件。

• 用 javah 编译字节码文件，生成一个 .h 文件。

• 写一个 .cpp 文件实现 .h 文件中的方法。

• 将 .cpp 文件编译成动态链接库文件 .dll 。

• 使用 System.loadLibrary() 加载动态连接库文件。

这样就可以实现本地方法的调用，用 Java 调用而非 Java 编写的接口，基本原理是利用反射机制，在运行时找到 .dll 文件并且解析，根据动态链接库中的文件名称创建出对象和方法，然后就可以利用对象调用方法了。

3.程序计数器

程序计数器占用的内存空间较小，是当前线程所执行的字节码行号指示器，通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令。多个线程之间的程序计数器相互独立，为了保证每个线程恢复后都可以找到具体的执行位置。

4.Java 堆

Java 堆用来存放实例化对象，它被所有线程共享，在虚拟机启动时创建，用来存放对象实例，其占用了 Java 内存的大部分空间，是 GC 的主要管理区域，又可分为年轻代、老年代、永久代。

年轻代又可分为 Eden，from Survivor，to Survivor。Eden 区用来存放刚刚创建的对象，如果 Eden 区放不下，则放在 Survivor 区，甚至老年代中。Survivor 区又可分为 Survivor From 和 Survivor To，GC 回收时使用，将 Eden 中存活的对象存入 Survior From 中，下一次回收时，将 Survior From 中的对象存入 Survior To 中，清除 Survior From ，下一次回收时重复此步骤，Survior From 变成 Survior To，Survivor To 变成 Survivor From，依次循环，同时每次回收，对象的年龄都 +1，年龄增加到一定程度的对象，移动到老年代中。

老年代是存放生命周期较长的对象，而永久代在 JDK 8 之后已经被元空间替代。元空间使用本地内存，永久代使用 JVM 内存，所以使用元空间的好处在于程序的内存不再受限于 JVM 内存，本地内存剩余多少空间，元空间就可以有多大，解决了空间不足的问题。

5.虚拟机栈

Java 栈中存放的是多个栈帧，每个栈帧对应一个被调用的方法，主要包括局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址（方法出口）。每一个方法的执行，JVM 都会创建一个栈帧，并且将栈帧压入 Java 栈，方法执行完毕，该栈帧出栈。也就是说，每个方法的执行都是一个栈帧的入栈和出栈过程，Java 虚拟机栈用来存储栈帧，方法调用结束之后，帧会被销毁。

以上就是 JVM 的内存结构，你都学会了吗？

原文链接： 一次性把JVM讲清楚，别再被面试官问住了