java - java中的静态分配——堆、栈和永久代

Question

我最近阅读了很多关于 Java 内存分配方案的文章，在阅读各种来源的文章时，有很多疑问。我已经收集了我的概念，我会要求检查所有要点并对其进行评论。我开始知道内存分配是特定于 JVM 的，所以我必须事先说明，我的问题是特定于 Sun 的。

类(由类加载器加载)位于堆上的一个特殊区域:永久代

所有与类相关的信息，如类名、与类关联的对象数组、JVM 使用的内部对象(如 java/lang/Object)和优化信息都进入永久代区域。

所有的静态成员变量再次保存在永久代区域。

对象在不同的​​堆上:年轻代

每个类的每个方法只有一个副本，无论是静态方法还是非静态方法。该副本被放入永久世代区域。
对于非静态方法，所有参数和局部变量都进入堆栈 - 每当有该方法的具体调用时，我们都会得到一个与之关联的新堆栈帧。
我不确定静态方法的局部变量存储在哪里。他们是否在永久代的堆上？或者只是他们的引用存储在永久代区域，而实际副本在其他地方(哪里？)

我也不确定方法的返回类型存储在哪里。

如果对象(在年轻代中)需要使用静态成员(在永久代中)，它们会被赋予对静态成员的引用 && 它们被赋予足够的内存空间来存储方法的返回类型等。

谢谢你经历了这一切!

Answer 1

首先，您现在应该很清楚，很少有人能够从第一手知识中确认这些答案。很少有人在最近的 HotSpot JVM 上工作或研究它们到真正了解所需的深度。这里的大多数人(包括我自己)都是根据他们在别处看到的东西或他们推断出来的东西来回答的。通常，这里或各种文章和网页中所写的内容是基于其他来源，这些来源可能是确定的，也可能不是。它通常被简化、不准确或完全错误。

如果您想对您的答案进行明确确认，您确实需要下载 OpenJDK 源代码……并通过阅读和理解源代码来进行自己的研究。就 SO 提出问题，或浏览随机的网络文章并不是一种可靠的学术研究技术。

话虽如此...

... my question is Sun specific.

在提出这个问题时，Sun Microsystems 已经不复存在。因此，该问题是特定于 Oracle 的。 AFAIK，所有当前(非研究)第 3 方 JVM 实现要么是 OpenJDK 版本的直接端口，要么是另一个 Sun/Oracle 版本的后代。

下面的答案适用于 Oracle Hotspot 和 OpenJDK 版本，可能也适用于大多数其他版本......包括 GraalVM。

1) Classes (loaded by the classloaders) go in a special area on heap : Permanent Generation.

在 Java 8 之前，是的。

从 Java 8 开始，永久代空间已被元空间取代。加载的和 JIT 编译的类现在去那里。 PermGen 不再存在。

2) All the information related to a class like name of the class, Object arrays associated with the class, internal objects used by JVM (like java/lang/Object) and optimization information goes into the Permanent Generation area.

或多或少，是的。我不确定你所说的其中一些是什么意思。我猜测“JVM 使用的内部对象(如 java/lang/Object)”意味着 JVM 内部类描述符。

3) All the static member variables are kept on the Permanent Generation area again.

变量本身是的。这些变量(与所有 Java 变量一样)将保存原始值或对象引用。然而，虽然静态成员变量位于在 permgen 堆中分配的框架中，但这些变量引用的对象/数组可以在任何堆中分配。

4) Objects go on a different heap : Young generation

不一定。大对象可以直接分配到老年代。

5) There is only one copy of each method per class, be the method static or non-static. That copy is put in the Permanent Generation area.

假设您指的是该方法的代码，那么 AFAIK 是的。不过可能会稍微复杂一些。例如，代码可能在 JVM 生命周期的不同时间以字节码和/或 native 代码形式存在。

... For non-static methods, all the parameters and local variables go onto the stack - and whenever there is a concrete invocation of that method, we get a new stack-frame associated with it.

是的。

... I am not sure where are the local variables of a static method are stored. Are they on the heap of Permanent Generation ? Or just their reference is stored in the Permanent Generation area, and the actual copy is somewhere else (Where ?)

不。它们存储在堆栈中，就像非静态方法中的局部变量一样。

6) I am also unsure where does the return type of a method get stored.

如果您的意思是(非空)方法调用返回的值，那么它要么在堆栈上返回，要么在机器寄存器中返回。如果它在堆栈上返回，则需要 1 或两个字，具体取决于返回类型。

7) If the objects (in the young generation) nees to use a static member (in the permanent generation), they are given a reference to the static member && they are given enough memory space to store the return type of the method,etc.

这是不准确的(或者至少，您没有清楚地表达自己)。

如果某个方法访问一个静态成员变量，它得到的要么是一个原始值，要么是一个对象 引用 .这可以分配给(现有的)局部变量或参数，分配给(现有的)静态或非静态成员，分配给先前分配的数组的(现有)元素，或者简单地使用和丢弃。

在任何情况下都不需要分配新的存储来保存引用或原始值。

通常，存储对象或数组引用只需要一个字的内存，而原始值通常占用一到两个字，具体取决于硬件架构。

在任何情况下，调用者都不需要分配空间来保存方法返回的某些对象/数组。在 Java 中，对象和数组总是使用传值语义返回……但返回的值是对象或数组引用。

有关更多信息，请参阅以下资源:

Class metadata: a user guide

What is the difference between PermGen and Metaspace?

Java 8: From PermGen to Metaspace

About G1 Garbage Collector, Permanent Generation and Metaspace