Java内存模型,堆、栈和方法区的区别

Java内存管理是Java虚拟机(JVM)技术的核心之一。了解Java内存管理对于提高程序性能、解决内存泄漏和优化资源利用至关重要。

一、Java内存模型(Java Memory Model, JMM)

Java内存模型描述了Java程序中变量(包括实例字段、静态字段和构成数组对象的元素)的访问规则,以及在JVM中将变量存储到内存和从内存中取出变量的底层细节。JMM主要关注多线程环境下的并发问题,确保不同线程之间对共享变量的正确可见性和一致性。

1.1 可见性与一致性
  • 可见性:指一个线程对共享变量的修改能够被其他线程立即看到。JMM通过主内存(Main Memory)和线程本地内存(Local Memory)来实现可见性。每个线程都有自己的本地内存,本地内存中存储了线程使用的变量的副本。当线程对变量进行读写操作时,必须从主内存中复制数据到本地内存或从本地内存写回主内存。

  • 一致性:指不同线程在同一时间对同一个变量的读取结果一致。为了确保一致性,JMM提供了happens-before原则,定义了各种操作之间的偏序关系。例如,一个线程对变量的写操作先行发生于另一个线程对该变量的读操作,那么第一个线程的修改对第二个线程是可见的。

1.2 重排序

为了优化性能,编译器和处理器可以对指令进行重排序。但重排序不能违反happens-before原则,JMM通过内存屏障(Memory Barrier)来限制重排序,确保关键代码的执行顺序。

二、Java内存区域

JVM将内存划分为多个区域,每个区域承担不同的职责。主要包括:

  • 堆(Heap)
  • 栈(Stack)
  • 方法区(Method Area)
  • 程序计数器(Program Counter Register)
  • 本地方法栈(Native Method Stack)
2.1 堆(Heap)

堆是所有线程共享的内存区域,用于存储所有的对象实例和数组。堆在JVM启动时创建,其生命周期与JVM相同。堆是垃圾收集器管理的主要区域,因此也称为GC堆。

堆进一步划分为新生代(Young Generation)和老年代(Old Generation)。新生代又细分为Eden区、Survivor区(包含From Survivor和To Survivor)。新创建的对象通常分配在Eden区,当Eden区满时,进行Minor GC,将存活对象移到Survivor区。当Survivor区满时,存活对象移到老年代。当老年代满时,进行Full GC。

2.2 栈(Stack)

每个线程都有自己的栈,栈中保存线程的运行状态,包括局部变量、操作数栈、动态链接和方法出口等信息。栈是线程私有的,栈中的数据随线程的生命周期而销毁。

每个方法在执行时会创建一个栈帧(Stack Frame),栈帧中包含了方法的局部变量表、操作数栈、动态链接和返回地址。局部变量表存储了方法参数和局部变量。

2.3 方法区(Method Area)

方法区是所有线程共享的内存区域,用于存储已被JVM加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器(JIT)编译后的代码等数据。方法区也被称为永久代(Permanent Generation),但在Java 8及以后的版本中,方法区的实现改为元空间(Metaspace)。

元空间使用本地内存而不是堆内存,这样可以避免方法区的内存溢出问题。

2.4 程序计数器(Program Counter Register)

程序计数器是一个较小的内存区域,用于记录当前线程执行的字节码的地址。它是线程私有的,每个线程都有一个独立的程序计数器。程序计数器用于线程切换后能够恢复到正确的执行位置。

2.5 本地方法栈(Native Method Stack)

本地方法栈与Java栈类似,只不过本地方法栈为本地方法服务。它保存了每个本地方法调用的状态,通常使用C语言实现。

三、垃圾回收(Garbage Collection, GC)

垃圾回收是JVM自动管理内存的一项重要机制,负责回收不再被使用的对象。Java的垃圾回收器通过跟踪对象引用,判断哪些对象是垃圾,然后释放它们占用的内存。主要的垃圾回收算法包括:

3.1 标记-清除算法(Mark-Sweep)

标记-清除算法分为两个阶段:标记和清除。在标记阶段,遍历所有对象并标记所有可达对象。在清除阶段,回收未被标记的对象。该算法效率较低,且会产生内存碎片。

3.2 复制算法(Copying)

复制算法将内存分为两个相等的区域,每次只使用其中一个。当该区域内存用完时,将存活对象复制到另一块区域,然后清空当前区域。复制算法效率较高,但内存利用率低,仅适用于对象生命周期较短的新生代。

3.3 标记-整理算法(Mark-Compact)

标记-整理算法在标记阶段与标记-清除算法相同,但在清除阶段,将所有存活对象压缩到内存的一端,然后清理边界外的内存。该算法避免了内存碎片问题,适用于对象生命周期较长的老年代。

3.4 分代收集算法(Generational Collection)

分代收集算法将内存分为几代:新生代、老年代和永久代(Java 8以后为元空间)。根据对象的生命周期长短采取不同的垃圾回收策略。新生代采用复制算法,老年代采用标记-整理或标记-清除算法。分代收集算法综合了各种垃圾回收算法的优点,提高了内存回收效率。

四、垃圾回收器(Garbage Collector)

Java提供了多种垃圾回收器,每种回收器适用于不同的应用场景。

4.1 Serial GC

Serial GC是单线程的垃圾回收器,适用于单核处理器环境。其简单且效率较高,但不适用于多线程或高并发应用。

4.2 Parallel GC

Parallel GC是多线程垃圾回收器,通过多线程并行执行垃圾回收,提高了吞吐量,适用于多核处理器和高并发应用。

4.3 CMS GC(Concurrent Mark-Sweep)

CMS GC是低延迟垃圾回收器,采用标记-清除算法,尽量减少垃圾回收对应用程序的停顿时间,适用于对响应时间要求较高的应用。

4.4 G1 GC(Garbage-First)

G1 GC是面向服务端应用的垃圾回收器,适用于多处理器和大内存环境。G1 GC将堆划分为多个相同大小的区域,优先回收垃圾最多的区域,减少了全堆回收带来的停顿时间。

Java内存管理是Java语言的重要特性之一,它通过自动内存管理和垃圾回收,简化了开发过程,提高了程序的稳定性和性能。了解Java内存模型和内存区域的划分,有助于开发者编写高效的Java程序,避免常见的内存问题。在实际开发中,根据应用的特点选择合适的垃圾回收器,进行内存调优,能够显著提升应用性能。

通过深入理解Java内存管理,开发者可以更好地控制和优化内存使用,避免内存泄漏和溢出,提高应用的稳定性和性能。希望本文对Java内存管理的详解能够帮助读者更好地掌握这一重要技术。

黑马程序员免费预约咨询

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:/a/709733.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系我们进行投诉反馈qq邮箱809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

ChatGPT等大模型可以代替搜索引擎吗?

在知乎看到一个问题,回答了一下,分享到这里。 把ChatGPT当作搜索引擎可靠性差点,但是可行。 代替搜索引擎 1、写代码 我们可以让GPT写一段算法代码或者使用某个语言API的示例,然后只需要把这段代码粘贴到IDE中,简单…

Qt创建静态库及静态库使用

Qt创建静态库及静态库使用 1. 创建一个库文件 选择静态库 将需要打包的.h 和.cpp文件添加到程序中, 在编译器版本下的debug和release模式下分别编译(右键项目,点击“qmake”,再点击“构建”)后,在对应的的build目录下…

Golang | Leetcode Golang题解之第151题反转字符串中的单词

题目&#xff1a; 题解&#xff1a; import ("fmt" )func reverseWords(s string) string {//1.使用双指针删除冗余的空格slowIndex, fastIndex : 0, 0b : []byte(s)//删除头部冗余空格for len(b) > 0 && fastIndex < len(b) && b[fastIndex]…

java反序列化---cc6链

目录 Transformer[]数组分析 链条代码跟进 ChainedTransformer.transform() LazyMap.get() TiedMapEntry.getValue() TiedMapEntry.hashCode() HashMap.hash() HashMap.put()的意外触发 LazyMap.get()中key的包含问题 cc6的payload如下 import org.apache.commons.co…

html中a标签的多用性

在HTML中&#xff0c;<a> 标签&#xff08;通常称为锚标签或链接标签&#xff09;具有多种用途和强大的功能。以下是<a>标签的一些主要多用性&#xff1a; 网页间的导航&#xff1a; 这是<a>标签最常见的用途。通过href属性&#xff0c;可以指定一个URL&am…

基于springboot的城市垃圾分类管理系统

文章目录 项目介绍主要功能截图:部分代码展示设计总结项目获取方式🍅 作者主页:超级无敌暴龙战士塔塔开 🍅 简介:Java领域优质创作者🏆、 简历模板、学习资料、面试题库【关注我,都给你】 🍅文末获取源码联系🍅 项目介绍 基于springboot的城市垃圾分类管理系统,…

Linux编辑器 vim使用 (解决普通用户无法进行sudo提权问题)

文章目录 一.vim是什么命令模式底行模式 二.关于vim暂停问题三.注释批量化注释批量化去注释 四.解决普通用户无法进行sudo提权问题五.vim的配置 一.vim是什么 用过VS的都知道&#xff0c;拥有着编辑器编译器调试.编写C&#xff0c;C&#xff0c;python等的功能。就是集成 Linu…

零基础开始学习鸿蒙开发-@State的使用以及定义

1.State组件介绍 首先定义 State为鸿蒙开发的一个状态组件&#xff0c;当它修饰的组件发生改变时&#xff0c;UI也会相应的刷新&#xff0c;简单介绍就是这样&#xff0c;下面我们用代码去体会一下。 2.定义DeliverParam类 首先定义一个模型类&#xff0c;类里面定义一个构造…

【C++ | const成员】一文了解类的 const数据成员、const成员函数、const对象、mutable 数据成员

&#x1f601;博客主页&#x1f601;&#xff1a;&#x1f680;https://blog.csdn.net/wkd_007&#x1f680; &#x1f911;博客内容&#x1f911;&#xff1a;&#x1f36d;嵌入式开发、Linux、C语言、C、数据结构、音视频&#x1f36d; ⏰发布时间⏰&#xff1a;2024-06-14 2…

Linux ls-al命令实现,tree命令实现,不带缓存的文件IO

shell命令 ls -al 实现 stat配合目录流&#xff08;目录流链表加指针链表结点目录项dirent&#xff09; opendir&#xff0c;closedir&#xff0c;readdir。 const char *restrict pathname:路径&#xff08;文件名和路径不完全对等&#xff0c;&#xff08;文件名在当前目录…

关于反弹shell的学习

今天学习反弹shell&#xff0c;在最近做的ctf题里面越来越多的反弹shell的操作&#xff0c;所以觉得要好好研究一下&#xff0c;毕竟是一种比较常用的操作 什么是反弹shell以及原理 反弹Shell&#xff08;也称为反向Shell&#xff09;是一种技术&#xff0c;通常用于远程访问和…

【C语言习题】30.使用指针打印数组内容

文章目录 作业标题作业内容2.解题思路3.具体代码 作业标题 使用指针打印数组内容 作业内容 写一个函数打印arr数组的内容&#xff0c;不使用数组下标&#xff0c;使用指针。 arr是一个整形一维数组。 2.解题思路 先定义一个数组&#xff0c;使用指针打印数组内容那就是说我们…

通过语言大模型来学习tensorflow框架训练模型(三)

一、模型训练5步骤走 1.数据获取&#xff0c;2&#xff0c;数据处理&#xff0c;3.模型创建与训练&#xff0c;4 模型测试与评估&#xff0c;5.模型预测 二、tensorflow数据获取 在TensorFlow中&#xff0c;数据获取和预处理是构建深度学习模型的重要步骤。TensorFlow提供了多…

Python 植物大战僵尸游戏【含Python源码 MX_012期】

简介&#xff1a; "植物大战僵尸"&#xff08;Plants vs. Zombies&#xff09;是一款由PopCap Games开发的流行塔防游戏&#xff0c;最初于2009年发布。游戏的概念是在僵尸入侵的情境下&#xff0c;玩家通过种植不同种类的植物来保护他们的房屋免受僵尸的侵袭。在游…

流体性能测试实验室建设需求参考

在第一次提需求的时候&#xff0c;很多人感到很迷茫&#xff0c;这里以某流体实验室建设为例&#xff0c;进行说明&#xff0c;希望抛砖引玉&#xff0c;能起到一点参考作用。 一、项目概述 学校拟建一座流体性能测试实验室&#xff0c;旨在兼顾教学和企业科研能力。实验室需…

reGeorg隐秘隧道搭建

reGeorg隐秘隧道搭建 【实验目的】 通过学习reGeorg与Proxifier工具使用&#xff0c;实现外网攻击端连接内网主机远程桌面。 【知识点】 python、reGeorg、proxifier。 【实验原理】 在内网渗透中&#xff0c;由于防火墙的存在&#xff0c;导致无法对内网直接发起连接&#xff…

python通过selenium实现自动登录及轻松过滑块验证、点选验证码(2024-06-14)

一、chromedriver配置环境搭建 请确保下载的驱动程序与你的Chrome浏览器版本匹配&#xff0c;以确保正常运行。 1、Chrome版本号 chrome的地址栏输入chrome://version&#xff0c;自然就得到125.0.6422.142 版本 125.0.6422.142&#xff08;正式版本&#xff09; &#xff08;…

[C++][数据结构][二叉搜索树]详细讲解

目录 1.概念2.二叉搜索树操作1.查找2.插入3.删除 3.二叉搜索树的实现4.二叉搜索树的应用1.K模型2.KV模型 5.二叉搜索树的性能分析 1.概念 二叉搜索树又称二叉排序树&#xff0c;具有以下性质 若它的左子树不为空&#xff0c;则左子树上所有节点的值都小于根节点的值若它的右子…

js轮播图有,移入移出事件,左右滑动事件功能

效果图&#xff1a; 具体代码&#xff1a; <!DOCTYPE html> <html> <head> <meta charset"utf-8" /> <meta name"viewport" content"widthdevice-width, initial-scale1"> <title></title> </he…

使用星鸾云GPU云服务器搭配Jupyter Lab,创建个人AI大模型

最近我们公司IT部门宣布了一个大事情&#xff0c;他们开发了一款内部用的大模型&#xff0c;叫作一号AI员工&#xff08;其实就是一个聊天机器人&#xff09;&#xff0c;这个一号员工可以回答所有关于公司财务、人事、制度、产品方面的问题。 我问了句&#xff1a;公司加班有…