Java 가상 머신의 메모리 관리에 대한 심층 분석

이 기사는 Java 가상 머신의 메모리 관리에 대한 심층적인 분석을 제공합니다. 도움이 필요한 친구들이 참고할 수 있기를 바랍니다.

런타임 메모리에는 다음이 포함됩니다.

1. 메서드 영역

2. 가상 머신 스택(VM 스택)

3. 네이티브 메서드 스택

4. Heap

5. 프로그램 카운터 등록

프로그램 카운터

는 상대적으로 작은 메모리 공간으로, 현재 스레드가 실행하는 바이트코드의 줄 번호 표시기로 간주할 수 있습니다. (바이트코드 인터프리터는 실행해야 하는 바이트코드 명령을 선택하기 위해 이 카운터의 값을 변경하여 작동합니다.)

Java Virtual Machine의 멀티스레딩은 스레드를 차례로 전환하고 프로세서 실행 시간을 할당하여 구현되므로 프로세서는 어떤 순간에도 하나의 스레드에서만 명령을 실행합니다. 따라서 스레드 전환 후 올바른 실행 위치로 돌아가기 위해서는 각 스레드마다 독립적인 프로그램 카운터가 있어야 합니다. 각 스레드 간의 카운터는 서로 영향을 주지 않으며 독립적으로 저장됩니다. "기억의.

스레드가 Java 메서드를 실행 중인 경우 이 카운터는 실행 중인 가상 머신 바이트코드 명령의 주소를 기록합니다. 기본 메서드인 경우 카운터 값은 비어 있습니다.

Java 가상 머신 스택

Java 가상 머신 스택도 스레드 전용이며 스레드와 동일한 수명 주기를 갖습니다.

가상 머신 스택은 실행 메모리 모델을 묘사합니다. 각 메서드가 실행될 때 로컬 변수 테이블, 피연산자 스택, 동적 링크, 메서드 종료 및 기타 정보를 저장하기 위해 스택 프레임이 생성됩니다. 각 메소드의 호출부터 실행 완료까지의 과정은 가상 머신에서 스택 프레임이 스택에 푸시되었다가 스택 밖으로 튀어나오는 과정에 해당합니다.

스택은 일반적으로 가상 머신 스택, 또는 가상 머신 스택의 로컬 변수 테이블 부분을 의미합니다.

지역 변수 테이블은 컴파일 타임에 알려진 다양한 기본 데이터 유형, 객체 참조 및 returnAddress 유형(바이트코드 명령어의 주소를 가리킴)을 저장합니다.

long형과 double형 데이터는 두 개의 지역 변수 공간(슬롯)을 차지하고, 다른 데이터형은 하나만 차지합니다.

로컬 변수 테이블에 필요한 메모리 공간은 컴파일 타임에 할당됩니다. 메서드를 입력할 때 이 메서드가 프레임에 할당해야 하는 로컬 스칼라 공간의 양이 완전히 결정됩니다. 로컬 변수 테이블은 컴파일 중에 변경되지 않습니다. 메소드 실행.

가상 머신 사양은 이 영역에 대해 두 가지 예외를 규정합니다. 스레드에서 요청한 스택 깊이가 가상 머신에서 허용하는 깊이보다 크면 가상 머신 스택을 동적으로 확장할 수 있으면 StackOverflowError 예외가 발생합니다. 확장을 적용할 수 없습니다. 메모리가 부족하면 OutOfMemoryError 예외가 발생합니다.

로컬 메서드 스택

은 가상 머신 스택과 매우 유사합니다. 로컬 메서드 스택은 가상 머신에서 사용하는 기본 메서드를 제공합니다. 네이티브 메소드의 언어, 사용법 및 데이터 구조에 대한 필수 규칙은 없습니다.

Java 힙

대부분의 애플리케이션에서 힙은 가상 머신이 관리하는 가장 큰 메모리 부분입니다.

힙은 모든 스레드가 공유하는 메모리 영역으로 가상 머신이 시작될 때 생성됩니다. 이 메모리 영역의 유일한 목적은 객체 인스턴스를 유지하는 것이며 거의 모든 객체 인스턴스(모든 객체 인스턴스 및 배열)에 메모리가 할당됩니다.

Java 힙은 가비지 컬렉터가 관리하는 주요 영역입니다. 최신 수집기는 기본적으로 스트라이프 수집 방법을 사용하기 때문에 Java 힙도 신세대와 구세대로 세분화될 수 있습니다.

메모리 할당의 관점에서 스레드 공유 Java 힙은 여러 스레드 전용 할당 버퍼(Thread Local Allocation Buffer, TLAB)로 분할될 수 있습니다.

Java 힙은 논리적으로 연속적인 한 물리적으로 불연속적인 메모리 공간을 처리할 수 있습니다. 구현 시에는 고정된 크기로 구현하거나 확장 가능하게 구현할 수 있지만 주류 가상머신은 확장 가능(-Xms, -Xmx 제어)으로 구현됩니다.

메서드 영역

Java 힙과 마찬가지로 각 스레드가 공유하는 메모리 영역으로 클래스 정보, 상수, 정적 변수, Just-In-Time 컴파일러로 컴파일된 코드 및 기타 데이터를 저장하는 데 사용됩니다. 가상 머신에 의해 로드됩니다. JVM(Java Virtual Machine)은 메소드 영역을 힙의 논리적 부분으로 설명하지만 Java 힙과 구별하기 위해 Non-Heap이라는 별칭을 갖습니다.

Java 힙과 같은 연속 메모리가 필요하지 않고 고정 크기 또는 확장성 옵션이 있는 것 외에도 가비지 수집을 구현하지 않도록 선택할 수도 있습니다. 이 지역에서는 쓰레기 수거가 거의 발생하지 않지만, 메소드 지역에 들어서면 영원세대처럼 영구적으로 존재하지 않습니다. 이 영역의 메모리 재활용은 주로 상수 풀 및 언로드 유형을 재활용하는 것을 목표로 합니다.

런타임 상수 풀

은 메소드 영역의 일부입니다. 클래스 버전, 필드, 메서드, 인터페이스 및 기타 정보 외에도 클래스 파일에는 정보가 포함되어 있습니다. 또 다른 정보는 컴파일 중에 생성된 다양한 리터럴 및 기호 참조에 사용되는 상수 풀 테이블입니다. 이 내용은 클래스가 로드된 후 메서드 영역의 런타임 상수 풀에 저장됩니다.

클래스 파일에 미리 설치된 상수 풀의 내용만 메서드 영역에 들어갈 수 있습니다. 런타임 중에도 새 상수를 풀에 넣을 수 있습니다. 대부분은 String 클래스의 intern()입니다.

객체 생성

가상 머신은 새로운 명령어를 받으면 먼저 이 명령어는 상수일 수 있습니다. 풀에서 클래스에 대한 기호 참조를 찾고 기호 참조가 나타내는 클래스가 로드, 확인 및 초기화되었는지 확인합니다. 그렇지 않은 경우 해당 클래스 로딩 프로세스를 먼저 수행해야 합니다.

클래스 로딩 확인 후 새 객체에 메모리를 할당합니다. 객체에 필요한 메모리 양은 클래스가 로드된 후에 완전히 결정됩니다.

메모리 할당이 완료된 후 가상머신에서 할당해야 하는 메모리 공간은 0으로 초기화됩니다. TLAB를 사용하면 TLAB 할당 시 이 작업을 미리 수행할 수 있습니다.

다음으로, 가상 머신은 해당 객체가 어떤 클래스의 인스턴스인지, 해당 클래스의 메타데이터 정보를 어떻게 찾을 수 있는지, 객체의 해시 코드, GC 등 객체에 필요한 설정을 합니다. 객체의 세대 연령 등 정보. 이 정보는 개체의 개체 헤더에 배치됩니다.

이전 단계를 완료한 후 가상 머신에 대한 작업은 완료되었지만 Java 프로그램 관점에서는 객체 생성이 시작된 단계일 뿐이고 아직 가 실행되지 않았습니다.

객체 메모리 레이아웃

메모리의 객체 메모리 레이아웃은 객체 헤더, 인스턴스 데이터, 정렬 패딩의 세 부분으로 나눌 수 있습니다.

HotSpot 가상 머신의 개체 헤더는 두 부분으로 구성됩니다.

1 해시, GC 생성 기간, 잠금 상태 플래그와 같은 개체 자체의 런타임 데이터를 저장합니다. , 스레드는 잠금, 편향된 스레드 ID, 편향된 타임스탬프 등을 보유합니다. 32비트와 64비트 가상 머신의 데이터 길이는 각각 32비트와 64비트이며, 이를 공식적으로 "마크 워드"라고 합니다.

2. 객체의 클래스 메타데이터에 대한 포인터인 포인터를 입력합니다. 가상 머신은 이 포인터를 사용하여 객체가 어떤 클래스의 인스턴스인지 결정합니다. 객체가 Java 배열인 경우 객체 헤더에 배열의 길이를 기록하는 데 사용되는 데이터 조각이 있어야 합니다. 왜냐하면 가상 머신은 일반적인 Java 객체의 메타데이터를 통해 Java 객체의 크기를 결정할 수 있지만, 배열의 메타데이터에서는 이를 확인할 수 없습니다.

객체 액세스 포지셔닝(P48)

Java 프로그램 스택의 참조 데이터는 다음 두 가지 주요 방법을 통해 힙의 객체 인스턴스에 액세스할 수 있습니다.

Handle: 핸들로 사용하기 위해 메모리 조각이 Java 힙에 할당됩니다. 참조는 이 객체의 핸들 주소를 저장합니다. 핸들에는 객체 인스턴스 데이터 및 유형 데이터의 특정 속성이 포함되어 있습니다.

직접 포인터: Java 힙 객체 레이아웃에서는 유형 데이터에 대한 액세스를 방지하는 방법에 대한 관련 정보를 고려해야 합니다.

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