java是基于一門虛擬機(jī)的語言，所以了解并且熟知虛擬機(jī)運(yùn)行原理非常重要向楼。
方法區(qū)
方法區(qū)查吊，Method Area， 對(duì)于習(xí)慣在HotSpot虛擬機(jī)上開發(fā)和部署程序的開發(fā)者來說湖蜕，很多人愿意把方法區(qū)稱為“永久代”（Permanent Generation）逻卖，本質(zhì)上兩者并不等價(jià)，僅僅是因?yàn)镠otSpot虛擬機(jī)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)選擇把GC分代收集擴(kuò)展至方法區(qū)昭抒，或者說使用永久代來實(shí)現(xiàn)方法區(qū)而已评也。對(duì)于其他虛擬機(jī)（如BEA JRockit、IBM J9等）來說是不存在永久代的概念的灭返。
主要存放已被虛擬機(jī)加載的類信息盗迟、常量、靜態(tài)變量熙含、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)（比如spring 使用IOC或者AOP創(chuàng)建bean時(shí)罚缕，或者使用cglib，反射的形式動(dòng)態(tài)生成class信息等）怎静。
注意：JDK 6 時(shí)邮弹，String等字符串常量的信息是置于方法區(qū)中的，但是到了JDK 7 時(shí)蚓聘，已經(jīng)移動(dòng)到了Java堆腌乡。所以，方法區(qū)也好夜牡，Java堆也罷与纽，到底詳細(xì)的保存了什么，其實(shí)沒有具體定論氯材，要結(jié)合不同的JVM版本來分析渣锦。
異常
當(dāng)方法區(qū)無法滿足內(nèi)存分配需求時(shí)，將拋出OutOfMemoryError氢哮。
運(yùn)行時(shí)常量池溢出：比如一直往常量池加入數(shù)據(jù)袋毙，就會(huì)引起OutOfMemoryError異常。
類信息
- 類型全限定名冗尤。
- 類型的直接超類的全限定名（除非這個(gè)類型是java.lang.Object听盖，它沒有超類）胀溺。
- 類型是類類型還是接口類型。
- 類型的訪問修飾符（public皆看、abstract或final的某個(gè)子集）仓坞。
- 任何直接超接口的全限定名的有序列表。
- 類型的常量池腰吟。
- 字段信息无埃。
- 方法信息。
- 除了常量意外的所有類（靜態(tài)）變量毛雇。
- 一個(gè)到類ClassLoader的引用嫉称。
- 一個(gè)到Class類的引用。
1 常量池
1.1 Class文件中的常量池
在Class文件結(jié)構(gòu)中灵疮，最頭的4個(gè)字節(jié)用于存儲(chǔ)Megic Number织阅，用于確定一個(gè)文件是否能被JVM接受，再接著4個(gè)字節(jié)用于存儲(chǔ)版本號(hào)震捣，前2個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)次版本號(hào)荔棉，后2個(gè)存儲(chǔ)主版本號(hào)，再接著是用于存放常量的常量池蒿赢，由于常量的數(shù)量是不固定的润樱，所以常量池的入口放置一個(gè)U2類型的數(shù)據(jù)(constant_pool_count)存儲(chǔ)常量池容量計(jì)數(shù)值。
常量池主要用于存放兩大類常量：字面量(Literal)和符號(hào)引用量(Symbolic References)诉植，字面量相當(dāng)于Java語言層面常量的概念祥国，如文本字符串，聲明為final的常量值等晾腔，符號(hào)引用則屬于編譯原理方面的概念，包括了如下三種類型的常量：
- 類和接口的全限定名
- 字段名稱和描述符
- 方法名稱和描述符
1.2 運(yùn)行時(shí)常量池
CLass文件中除了有類的版本啊犬、字段灼擂、方法、接口等描述信息外觉至，還有一項(xiàng)信息是常量池剔应，用于存放編譯期生成的各種字面量和符號(hào)引用，這部分內(nèi)容將在類加載后進(jìn)入方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)常量池中存放语御。
運(yùn)行時(shí)常量池相對(duì)于CLass文件常量池的另外一個(gè)重要特征是具備動(dòng)態(tài)性峻贮，Java語言并不要求常量一定只有編譯期才能產(chǎn)生，也就是并非預(yù)置入CLass文件中常量池的內(nèi)容才能進(jìn)入方法區(qū)運(yùn)行時(shí)常量池应闯，運(yùn)行期間也可能將新的常量放入池中纤控，這種特性被開發(fā)人員利用比較多的就是String類的intern()方法。
1.3 常量池的好處
常量池是為了避免頻繁的創(chuàng)建和銷毀對(duì)象而影響系統(tǒng)性能碉纺，其實(shí)現(xiàn)了對(duì)象的共享船万。
例如字符串常量池刻撒，在編譯階段就把所有的字符串文字放到一個(gè)常量池中。
- （1）節(jié)省內(nèi)存空間：常量池中所有相同的字符串常量被合并耿导，只占用一個(gè)空間声怔。
- （2）節(jié)省運(yùn)行時(shí)間：比較字符串時(shí)，==比equals()快舱呻。對(duì)于兩個(gè)引用變量醋火，只用==判斷引用是否相等，也就可以判斷實(shí)際值是否相等箱吕。
雙等號(hào)==的含義
- 基本數(shù)據(jù)類型之間應(yīng)用雙等號(hào)芥驳，比較的是他們的數(shù)值。
- 復(fù)合數(shù)據(jù)類型(類)之間應(yīng)用雙等號(hào)殖氏，比較的是他們?cè)趦?nèi)存中的存放地址晚树。
1.4 基本類型的包裝類和常量池
java中基本類型的包裝類的大部分都實(shí)現(xiàn)了常量池技術(shù)，即Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean雅采。
這5種包裝類默認(rèn)創(chuàng)建了數(shù)值[-128爵憎，127]的相應(yīng)類型的緩存數(shù)據(jù)，但是超出此范圍仍然會(huì)去創(chuàng)建新的對(duì)象婚瓜。 兩種浮點(diǎn)數(shù)類型的包裝類Float,Double并沒有實(shí)現(xiàn)常量池技術(shù)宝鼓。
Integer與常量池
Integer i1 = 40;
Integer i2 = 40;
Integer i3 = 0;
Integer i4 = new Integer(40);
Integer i5 = new Integer(40);
Integer i6 = new Integer(0);
System.out.println("i1=i2 " + (i1 == i2));
System.out.println("i1=i2+i3 " + (i1 == i2 + i3));
System.out.println("i1=i4 " + (i1 == i4));
System.out.println("i4=i5 " + (i4 == i5));
System.out.println("i4=i5+i6 " + (i4 == i5 + i6));
System.out.println("40=i5+i6 " + (40 == i5 + i6));
i1=i2 true
i1=i2+i3 true
i1=i4 false
i4=i5 false
i4=i5+i6 true
40=i5+i6 true
解釋：
- (1)Integer i1=40；Java在編譯的時(shí)候會(huì)直接將代碼封裝成Integer i1=Integer.valueOf(40);巴刻，從而使用常量池中的對(duì)象愚铡。
- (2)Integer i1 = new Integer(40);這種情況下會(huì)創(chuàng)建新的對(duì)象。
- (3)語句i4 == i5 + i6胡陪，因?yàn)?這個(gè)操作符不適用于Integer對(duì)象沥寥，首先i5和i6進(jìn)行自動(dòng)拆箱操作，進(jìn)行數(shù)值相加柠座，即i4 == 40邑雅。然后Integer對(duì)象無法與數(shù)值進(jìn)行直接比較，所以i4自動(dòng)拆箱轉(zhuǎn)為int值40妈经，最終這條語句轉(zhuǎn)為40 == 40進(jìn)行數(shù)值比較淮野。
String與常量池
String str1 = "abcd";
String str2 = new String("abcd");
System.out.println(str1==str2);//false
String str1 = "str";
String str2 = "ing";
String str3 = "str" + "ing";
String str4 = str1 + str2;
System.out.println(str3 == str4);//false
String str5 = "string";
System.out.println(str3 == str5);//true
解釋：
- (1)new String("abcd")是在常量池中拿對(duì)象，"abcd"是直接在堆內(nèi)存空間創(chuàng)建一個(gè)新的對(duì)象吹泡。只要使用new方法骤星，便需要?jiǎng)?chuàng)建新的對(duì)象。
- (2)連接表達(dá)式 +
只有使用引號(hào)包含文本的方式創(chuàng)建的String對(duì)象之間使用“+”連接產(chǎn)生的新對(duì)象才會(huì)被加入字符串池中爆哑。
對(duì)于所有包含new方式新建對(duì)象（包括null）的“+”連接表達(dá)式洞难，它所產(chǎn)生的新對(duì)象都不會(huì)被加入字符串池中。
public static final String A; // 常量A
public static final String B; // 常量B
static {
A = "ab";
B = "cd";
}
public static void main(String[] args) {
// 將兩個(gè)常量用+連接對(duì)s進(jìn)行初始化
String s = A + B;
String t = "abcd";
if (s == t) {
System.out.println("s等于t泪漂，它們是同一個(gè)對(duì)象");
} else {
System.out.println("s不等于t廊营，它們不是同一個(gè)對(duì)象");
}
}
解釋：
s不等于t歪泳，它們不是同一個(gè)對(duì)象。
A和B雖然被定義為常量露筒，但是它們都沒有馬上被賦值呐伞。在運(yùn)算出s的值之前，他們何時(shí)被賦值慎式，以及被賦予什么樣的值伶氢，都是個(gè)變數(shù)。因此A和B在被賦值之前瘪吏，性質(zhì)類似于一個(gè)變量癣防。那么s就不能在編譯期被確定，而只能在運(yùn)行時(shí)被創(chuàng)建了掌眠。
String s1 = new String("xyz"); //創(chuàng)建了幾個(gè)對(duì)象蕾盯？
解釋：
考慮類加載階段和實(shí)際執(zhí)行時(shí)。
- （1）類加載對(duì)一個(gè)類只會(huì)進(jìn)行一次蓝丙〖对猓”xyz”在類加載時(shí)就已經(jīng)創(chuàng)建并駐留了（如果該類被加載之前已經(jīng)有”xyz”字符串被駐留過則不需要重復(fù)創(chuàng)建用于駐留的”xyz”實(shí)例）。駐留的字符串是放在全局共享的字符串常量池中的渺尘。
- （2）在這段代碼后續(xù)被運(yùn)行的時(shí)候挫鸽，”xyz”字面量對(duì)應(yīng)的String實(shí)例已經(jīng)固定了，不會(huì)再被重復(fù)創(chuàng)建鸥跟。所以這段代碼將常量池中的對(duì)象復(fù)制一份放到heap中丢郊，并且把heap中的這個(gè)對(duì)象的引用交給s1 持有控漠。
這條語句創(chuàng)建了2個(gè)對(duì)象憔涉。
public static void main(String[] args) {
String s1 = new String("計(jì)算機(jī)");
String s2 = s1.intern();
String s3 = "計(jì)算機(jī)";
System.out.println("s1 == s2? " + (s1 == s2));
System.out.println("s3 == s2? " + (s3 == s2));
}
s1 == s2? false
s3 == s2? true
解釋：
String的intern()方法會(huì)查找在常量池中是否存在一份equal相等的字符串,如果有則返回該字符串的引用,如果沒有則添加自己的字符串進(jìn)入常量池叁熔。
public class Test {public static void main(String[] args) {
String hello = "Hello", lo = "lo";
System.out.println((hello == "Hello") + " "); //true
System.out.println((Other.hello == hello) + " "); //true
System.out.println((other.Other.hello == hello) + " "); //true
System.out.println((hello == ("Hel"+"lo")) + " "); //true
System.out.println((hello == ("Hel"+lo)) + " "); //false
System.out.println(hello == ("Hel"+lo).intern()); //true
}
}
class Other {
static String hello = "Hello";
}
package other;
public class Other {
public static String hello = "Hello";
}
解釋：
在同包同類下,引用自同一String對(duì)象.
在同包不同類下,引用自同一String對(duì)象.
在不同包不同類下,依然引用自同一String對(duì)象.
在編譯成.class時(shí)能夠識(shí)別為同一字符串的,自動(dòng)優(yōu)化成常量,引用自同一String對(duì)象.
在運(yùn)行時(shí)創(chuàng)建的字符串具有獨(dú)立的內(nèi)存地址,所以不引用自同一String對(duì)象.
個(gè)人介紹：
高廣超 ：多年一線互聯(lián)網(wǎng)研發(fā)與架構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)罐呼，擅長設(shè)計(jì)與落地高可用、高性能互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)岳锁。目前就職于美團(tuán)網(wǎng)哥牍，負(fù)責(zé)核心業(yè)務(wù)研發(fā)工作谐檀。
