JVM内存分段分配

Question

好的，我有一个关于JVM内存段的问题， 我知道每个JVM都会选择以稍微不同的方式实现这个功能，但它是一个整体概念，应该在所有JVM中保持一致。

对于在运行时不使用虚拟机执行的标准C/C++程序，具有四个内存段：代码、栈、堆和数据。在运行时，所有这些内存段都由操作系统自动分配。

然而，当一个JVM执行Java编译程序时，在运行时它有5个内存段：

方法区 / 堆 / Java栈 / PC寄存器 / 本地栈

我的问题是，谁分配和管理这些内存段？ 操作系统不知道正在运行的Java程序，并认为它是作为计算机上常规程序运行的JVM的一部分。JIT编译和Java栈使用这些操作需要运行时内存分配。我没有理解的是JVM如何将其内存划分为这些内存段。它肯定不是由操作系统完成的，而且这些内存段（例如Java栈）必须是连续的才能工作，因此如果JVM程序简单地使用诸如malloc之类的命令来接收最大堆内存大小并将该内存划分为段，则无法得到连续的内存。我希望有人能帮助我搞清楚这一点，我的想法都混乱了...

- DrPrItay

Answer 1

当JVM启动时，它有成百上千个内存区域。例如，每个线程都有一个堆栈以及一个线程状态区域。每个共享库和jar文件都有一个内存映射。注意：Java 64位不像16位应用程序那样使用段。

谁分配和管理这些内存段？

所有内存映射/区域都由操作系统分配。

操作系统不知道正在运行的Java程序，并认为它是作为计算机上常规程序运行的JVM的一部分。

JVM作为常规程序运行，但是内存分配使用与普通程序相同的机制。唯一的区别在于，在Java中，对象分配由JVM管理，但这是唯一以这种方式工作的区域。

JIT编译在正常的操作系统线程中进行，每个Java堆栈都是正常的线程堆栈。

这些操作需要运行时内存分配。

大多数情况下，它使用malloc和free以及map和unmap 我无法理解的是JVM如何将其内存划分为这些内存段。

它没有这样做。堆只适用于Java对象。最大堆大小不是最大内存使用量，而仅是您可以同时拥有的最大对象数量。

这绝对不是由操作系统完成的，那些内存段（例如Java堆栈）必须是连续的才能工作。

您是正确的，它们需要在虚拟内存中连续，但操作系统会执行此操作。至少在Linux上，不使用段，只使用一个32位或64位内存区域。

因此，如果JVM程序只是使用诸如malloc之类的命令来接收堆内存的最大大小并将该内存划分为段，则我们无法保证连续的内存。

堆被分成代或在G1中分成多个内存块，但这仅适用于对象。

垃圾收集器通过复制内存进行碎片整理，或采取措施尝试减少它以确保有足够的连续内存来分配任何对象。

总之，JVM像其他程序一样运行，只是当Java代码运行时，其对象在受管理的内存区域中分配。除此之外，所有其他内存区域都像在C程序中一样运行，因为JVM是C / C ++程序。

- Peter Lawrey

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好的回答，我也想写一个，但不确定如何确切表达。简而言之，你最后一句话总结了我想说的：所有其他内存区域的功能都像在C程序中一样，因为JVM是一个C / C++程序。 - Markus Weninger

@DrPrItay 那个“one thing”是什么？ - Peter Lawrey

@PeterLawrey 啊，我的问题是我在很多地方读到过Java堆栈不一定是使用连续内存实现的线程堆栈，一个像C/C++程序的常规堆栈会是连续的，在Java中，我读到堆栈帧的实现有点不同。 - DrPrItay

@DrPrItay Java堆栈在字节码中的表现是不同的，因为它们并非基于它们使用的空间。然而，在运行时，HotSpot JVM使用常规本地堆栈来实现这一点。 - Peter Lawrey

@PeterLawrey 这真是一篇非常好的、精确的解释。非常感谢。我已经苦苦思考这些问题很长时间了。我有一个问题。在执行Java程序时，只有堆由JVM管理，而其他段如栈、数据等则由操作系统管理，那么JVM如何处理字节码中的“方法”调用，即在Java代码中。因为方法调用/处理需要栈段，而操作系统不知道Java方法，它只知道用C代码编写的JVM方法调用。请帮我解答这个问题！ - Ankush G