Какие знаешь участки памяти в JVM

1️⃣ Как кратко ответить

В JVM память делится на несколько ключевых участков: Heap, Stack, Metaspace, Code Cache и Native Method Stack. Heap используется для хранения объектов и данных, Stack — для хранения вызовов методов и локальных переменных, Metaspace — для хранения метаданных классов, Code Cache — для хранения скомпилированного JIT-кода, а Native Method Stack — для выполнения нативных методов.

2️⃣ Подробное объяснение темы

Java Virtual Machine (JVM) управляет памятью, разделяя её на несколько областей, каждая из которых имеет своё назначение и особенности. Понимание этих областей важно для оптимизации производительности приложений и устранения проблем, связанных с памятью.

Heap

Heap — это область памяти, где размещаются все объекты и данные, которые создаются во время выполнения программы. Это динамическая память, которая управляется сборщиком мусора (Garbage Collector). Heap делится на несколько частей:

• Young Generation: Здесь создаются новые объекты. Она, в свою очередь, делится на Eden Space и два Survivor Space. Большинство объектов умирает молодыми, и сборка мусора здесь происходит чаще.
• Old Generation (Tenured Generation): Объекты, которые пережили несколько циклов сборки мусора в Young Generation, перемещаются сюда. Сборка мусора здесь происходит реже, но занимает больше времени.
• Permanent Generation (до Java 8) / Metaspace (с Java 8): Используется для хранения метаданных классов. В Java 8 и выше Metaspace заменяет Permanent Generation и использует память вне Heap.

Stack

Stack — это область памяти, используемая для хранения вызовов методов и локальных переменных. Каждый поток имеет свой собственный стек, который создается при запуске потока. Стек управляется по принципу LIFO (Last In, First Out). Когда метод вызывается, создается новый фрейм в стеке, и он удаляется, когда метод завершает выполнение.

Пример:

public class Example {
    public static void main(String[] args) {
        int result = add(5, 3);
    }
​
    public static int add(int a, int b) {
        return a + b;
    }
}

• При вызове main создается фрейм для main.
• Внутри main вызывается add, создается фрейм для add.
• После завершения add, его фрейм удаляется, и управление возвращается в main.

Metaspace

Metaspace — это область памяти, используемая для хранения метаданных классов. В отличие от Permanent Generation, Metaspace использует нативную память, что позволяет избежать проблем с ограничением размера, которые были в Permanent Generation. Metaspace автоматически расширяется по мере необходимости, что улучшает управление памятью.

Code Cache

Code Cache — это область памяти, где хранится скомпилированный JIT (Just-In-Time) код. JIT-компиляция позволяет улучшить производительность, компилируя байт-код в машинный код во время выполнения. Code Cache помогает ускорить выполнение часто вызываемых методов.

Native Method Stack

Native Method Stack используется для выполнения нативных методов, написанных на языках, отличных от Java, таких как C или C++. Каждый поток, который вызывает нативные методы, имеет свой собственный Native Method Stack. Это позволяет JVM взаимодействовать с операционной системой и использовать библиотеки, написанные на других языках.

Понимание этих областей памяти помогает разработчикам оптимизировать использование памяти, улучшать производительность приложений и эффективно устранять проблемы, связанные с утечками памяти и ошибками.