Lors de la préparation des entretiens avec les développeurs Java, comprendre comment la mémoire est organisée au sein de la Machine virtuelle Java (JVM) peut être un sujet de discussion clé. Cet article mettra en évidence les différentes zones de mémoire de la JVM, en particulier la Stack, Heap et MetaSpace, fournissant des points essentiels sur lesquels les intervieweurs peuvent se concentrer. En vous familiarisant avec ces concepts, vous pouvez améliorer votre préparation aux entretiens et démontrer votre compréhension de la gestion de la mémoire Java.

Les rôles de JDK, JRE et JVM

Avant de plonger directement dans les espaces mémoire de la JVM, explorons rapidement la connexion entre le Java Development Kit (JDK), Java Runtime Environment (JRE) et Java Machine virtuelle (JVM), et identifiez où exactement la JVM s'inscrit dans ce cadre.

• Le Java Development Kit (JDK) est un kit de développement logiciel complet qui comprend :

  • Tous les outils nécessaires au développement Java.
  • L'Java Runtime Environment (JRE), essentiel à l'exécution d'applications Java.

• L'Java Runtime Environment (JRE) contient :

  • La Java Virtual Machine (JVM), qui est le composant principal responsable de l'exécution du bytecode Java.
  • Bibliothèques de classes : classes précompilées qui aident votre programme à s'exécuter sans avoir besoin de coder manuellement ces fonctions comme String, Mathetc.

• En substance :

  • La JVM agit comme le moteur d'exécution qui exécute les applications Java.
  • Le JDK sert de boîte à outils permettant aux développeurs de créer des applications Java.

Grâce à cette compréhension, nous pouvons désormais porter notre attention sur les zones de mémoire de la JVM, en particulier la Stack, Heap et MetaSpace, pour voir comment la mémoire est organisée lors de l'exécution des applications Java.

1. Empiler la mémoire

Ce qui est stocké dans la mémoire de pile :

• Appels de méthode : chaque fois qu'une méthode est invoquée, une nouvelle trame est placée sur la pile, qui comprend :
  • Paramètres de la méthode : les arguments passés à la méthode.
  • Variables locales : Variables déclarées dans la méthode. Cela comprend :
    • Types de données primitifs : les valeurs réelles des variables locales déclarées comme types primitifs sont stockées directement dans la pile.
    • Références aux objets : pour les variables locales qui sont de type objet, seules les références aux objets réels (qui résident dans la mémoire tas) sont stockées dans la pile.
  • Adresse de retour : l'adresse à laquelle retourner une fois l'exécution de la méthode terminée.

Informations supplémentaires sur la mémoire de pile :

• Allocation et désallocation de mémoire : la mémoire d'une méthode est allouée lorsque la méthode est appelée et libérée à la fin de son exécution.
• Thread Safety : chaque thread en Java possède sa propre mémoire de pile, garantissant que les variables locales sont thread-safe.
• Taille limitée : la taille de la mémoire de pile est généralement limitée, ce qui peut entraîner des erreurs de débordement de pile si trop d'appels de méthode sont effectués (par exemple, en cas de récursivité profonde).

2. Mémoire de tas

Ce qui est stocké dans la mémoire tas :

• Objets : seuls les objets sont stockés dans la mémoire tas. Cela comprend :
  • Objets de classe définis par l'utilisateur : instances créées à partir de classes définies par l'utilisateur.
  • Objets de classe intégrés : instances de classes intégrées à Java, y compris les tableaux et les classes de collection comme ArrayList, HashMap, etc.
  • Variables d'instance : en tant que champs non statiques appartenant à un objet, les variables d'instance sont stockées avec l'objet dans le tas.
  • String Pool : une zone spéciale dans le tas qui stocke les littéraux de chaîne. Si une chaîne littérale est créée, Java vérifie d'abord le pool de chaînes ; s'il existe, la référence à l'objet existant est renvoyée au lieu de créer un nouvel objet.

Informations supplémentaires sur la mémoire de tas :

• Allocation de mémoire : la mémoire est allouée lorsqu'un objet est créé et libérée par le ramasse-miettes lorsque l'objet n'est plus accessible.
• Garbage Collection : le garbage collector gère automatiquement la mémoire dans le tas en identifiant et en supprimant les objets qui ne sont plus accessibles ou nécessaires.
• Mémoire partagée : la mémoire de tas est partagée entre tous les threads, permettant la communication inter-thread. Les objets créés par un thread peuvent être consultés, modifiés ou référencés par d'autres threads. Cela nécessite l'utilisation de techniques multithreading pour gérer l'accès aux objets partagés, garantissant la cohérence des données et évitant les conditions de concurrence.

3. Zone Méthode / MetaSpace

La zone de méthode est également connue sous le nom de MetaSpace dans Java 8 et versions ultérieures.

Ce qui est stocké dans la zone de méthode / MetaSpace :

• Métadonnées de classe : les informations sur les classes, telles que leur structure (champs, méthodes et interfaces) et leurs relations avec d'autres classes, sont stockées dans le MetaSpace.
• Variables statiques : les champs statiques déclarés dans les classes sont stockés dans le MetaSpace, les rendant accessibles à toutes les instances de cette classe.
• Pool de constantes d'exécution : ce pool contient des littéraux et des références utilisés pendant l'exécution. Pour les littéraux de chaîne, les références sont stockées ici (les valeurs réelles étant stockées dans le pool de chaînes du tas), tandis que les autres littéraux (comme les numériques et les booléens) sont stockés directement sous forme de valeurs.

Informations supplémentaires sur la zone de méthode / MetaSpace :

• Mémoire partagée : la zone de méthode est partagée entre tous les threads, ce qui signifie qu'une seule instance MetaSpace existe dans la JVM. Cela permet une gestion efficace des informations de classe et réduit la surcharge de mémoire.
• Synchronisation : la JVM gère la synchronisation lors de l'accès à la zone de méthode pour éviter les incohérences et garantir la sécurité des threads.

Conclusion

Comprendre ces trois zones de mémoire est crucial pour tout développeur Java. Ils constituent la base de concepts importants tels que garbage collection, fuites de mémoire et thread safety, qui seront abordés dans les prochains articles de cette série.

Articles connexes

• Principes de base de Java

• Les essentiels de l'entretien de tableau

Bon codage !