jvm1.8内存模型图（jvm内存模型与内存结构）

/ 今日科技快讯 /

近日，美国证券交易委员会将百度、富途控股、爱奇艺、凯信远达医药和从事渔业养殖的Nocera加入“预摘牌名单”，这也是三月以来第三批被纳入名单的中概股。

/ 作者简介 /

本篇文章来自leobert-lan的投稿，文章主要分享了JVM内存模型和线程模型，相信会对大家有所帮助！同时也感谢作者贡献的精彩文章。

leobert-lan博客地址：

https://juejin.cn/user/54327/posts

/ 前言 /

各位亲爱的读者朋友，我正在创作 Java多线程系列文章，严格的说，JVM内存模型的知识并不隶属于Java多线程范畴，但在讨论多线程的过程中，会涉及到相关概念，考虑到它作为面试常客，故单独成篇进行知识梳理。

在各种有意无意地渲染之下，环境中已经充斥着焦虑，我并不认为正经面试真的有必要考察这些，毕竟没有几个岗位是开发JVM的。本篇文章将尽最大努力做到容易记忆，帮助各位克服焦虑！

在本篇中，将JVM内存模型以及JVM线程模型的关键知识，形成凝练的图、辅以文字，同读者一起 回顾并掌握 这些知识。

作者按：本篇按照自己有限的知识进行整理，如有谬误，还请读者在评论区不吝指出

先来看一张 较为完整 的图：

在右侧再补充GC部分后，就比较完整了。今天的文章中，类加载部分略去，GC部分略去。

作者按：读者朋友们还是应当将这两部分吃透的，如果面试遇到，可以顺着图展开作答

图中的 Java栈 又称为 Java虚拟机栈 、 虚拟机栈 、 JVM栈 等；本地栈 即 本地方法栈

/ JVM内存模型 /

从上图中，我们将运行时数据区剥出来，形成下图，即JVM内存模型 (内存区域)：

在JVM1.8中，图中的 方法区 为 元数据区

在多线程背景下，我们应个景：

堆和方法区是 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

下面展开谈一谈这五个区域的作用。以Java虚拟机规范为界，不讨论具体实现

方法区的作用为：存放虚拟机加载的：类型信息，域（Field）信息，方法（Method）信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码缓存

值得注意的是，无法申请到内存时，将抛出 OutOfMemoryError

方法区中存在运行时常量池，字面量、符号引用等存放入其中。

在Hotspot的演变过程中：

Java6及之前：方法区存在永久代，保存有静态变量
Java7：进行去永久代工作，虽然还保留着，但静态常量池，如字符串常量池，已经移动到堆中
Java8：移除永久代，类型信息、域（Field）信息、方法（Method）信息存放在元数据区；字符串常量池、静态变量存放在堆区

作者按：不同的虚拟机实现细节我也没有研究过，感兴趣的读者可以自行研究，如有靠谱文章希望分享下

虚拟机栈中保存了 每一次 方法调用 的信息。

每个Java线程创建时，都会创建对应的虚拟机栈，每一次方法调用，都会往栈中压入一个栈帧。如下图：

而栈帧中，包含：

局部变量表：保存函数（即方法）的局部变量
操作数栈：保存计算过程中的结果，即临时变量
动态链接：指向方法区的运行时常量池。字节码中的方法调用指令以常量池中指向方法的符号引用为参数。
方法的返回地址

和虚拟机栈功能上类似，它管理了native方法的一些执行细节，而虚拟机栈管理的是Java方法的执行细节。

程序计数器记录线程执行的字节码行号，如果当前线程正在运行native方法则为空。也有称之为 PC寄存器

字节码解释器在工作时，通过改变计数器的值来选取下一跳需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基本功能都需要依赖计数器来完成。

Java虚拟机的多线程实现方式：通过 轮流切换并分配处理器执行时间 实现

所以，在任意确定的时间点，一个处理器只会处理一个线程中的指令。为了正确地处理 线程切换后的任务恢复 ，每一个线程都具有自身的程序计数器

堆提供了类实例和数组的内存，可以按如下方式划分：

如下图所示：

划分和对象创建与GC有关

新生成的对象在Eden区
触发 Minor GC后，还 "幸存" 的对象移动到S0
再次触发Minor GC后，S0和Eden 中存活的对象被移动到S1中，S0清空
每次移动时，自动递增计数器，超过默认值时（印象中是16），移动到老年代，如果Eden中没有足够内存分配，也将直接在老年代中分配内存
老年代中依靠Major GC

小总结

将上文的知识点进行汇总后，我们可以得到一张新图：

/ JVM线程模型 /

一个Java线程的实现方式可以有三种：

使用内核线程实现
使用用户线程实现
使用用户线程加轻量级进程混合实现

印象中JVM没有规定线程实现的规范，具体研究需要结合具体的JVM实现，下面我们简单探索一下

内核线程模型: 完全依赖操作系统内核提供的内核线程（Kernel-Level Thread ，KLT）来实现多线程。这种方式下：线程的切换调度由系统内核完成。

一般而言，程序不会直接使用内核线程，而是使用一种高级接口即轻量级进程（Light Weight Process,LWP）。

用户进程中，通过 LWP 使用系统的内核线程。由于其一对一的关系，又称为一对一模型

由于用户线程与 LWP 一一对应，LWP 是独立的调度单元，因此某个LWP在 用户进程调用过程中 发生阻塞，以及在 系统调用中 发生了阻塞，都不会影响整个进程的执行。

但是LWP依托内核线程，所以 线程操作 需要 依赖系统调用 ，代价是较高的，需要在用户态（User Mode）和内核态（Kernel Mode）中来回切换；而且每个 LWP 都需要一个内核线程进行支持，因此 LWP 要消耗一定的内核资源，因此一个系统仅可支持 少量有限 的 LWP。

排除掉内核线程，JVM平台也可以实现用户线程 User Thread 下文简称 UT ，完全自行实现创建、调度、销毁。

区别于内核线程模型，此时线程的调度不再依赖内核，极少占据内核资源，基本限定在用户态内，所以可以突破量的限制，并且减少线程切换时的损耗。

这样看起来似乎很美好，但难以利用多核CPU的优势，并且一旦产生系统调用发生中断，其他线程也将被中断。

这种多对一模型的实用性较低。