如何从编程的本质理解JVM内存区域

一般聊JVM内存区域都是把图截出来,然后对着图,解释上面堆、栈之类的概念。这篇将分享下,如何从编程的本质上理解,JVM内存区域是什么样子,为什么是这个样子。

编程的本质

编程的本质是什么,有这么一句话,程序=算法+数据结构。
这里的"算法"其实相当宽泛,而平时理解的算法是指诸如排序、查找等操作,相对狭隘。所以换一个解释,我们把算法解释为对数据执行操作,简称执行。
这样,程序的本质便是数据+执行
而JVM作为JAVA程序的执行载体,必然从逻辑上与其相对应。

JVM内存区域

因此,JVM内存区域可以分为这么两部分:数据区、执行区。

数据区

任何程序,无论实现语言,它的数据总是可分为两类:元数据和业务数据。

  1. 元数据,指描述语言本身的数据,如类信息、指针、引用、即时编译代码等等。
  2. 业务数据,是指功能需求的数据,比如人事系统中的人员、部门数据,在面向对象的语言中以对象的形式存在。

而在JVM内存区域中,元数据对应方法区(Method Area),而业务数据对应着Java堆(Java Heap)。
书中解释如下:
Java堆:存放对象实例和数组。
方法区:存储加载的类信息、常量、静态变量、即时编译代码等
因此,图示如下。

执行区

执行部分,首先我们得理解程序执行的基本单位是什么,是方法(或称函数)
通常的程序入口是main方法,单元测试也是基于方法。
平时交流时,也会说调下这个对象的方法,而不是调下这个对象。
甚至还有专门的函数式编程。
而在Java中,方法分为两种:Java方法和Native方法
在内存区域中,Java方法对应Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks),Native方法对应本地方法栈(Native Method Stack)
书中解释如下:

  1. Java虚拟机栈是方法执行的内存区域。
  2. 本地方法栈为虚拟机使用Native方法服务。

除此之外,再加上程序计数器(Program Counter Register),为当前线程所执行的字节码的提供行号指示。
主要的内存区域就画出来了。

其中,数据区是通用的,所以线程共有,而执行区是线程执行自己的,所以线程私有。

JVM内存区域

再加上真正去执行程序的执行引擎,链接本地方法库,JVM内存区域就很好理解了。

对比下书上的结构,逻辑上一致。

以上。

参考资料

《深入理解Java虚拟机》

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