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一．運行時數(shù)據(jù)區(qū)域

Jvm在執(zhí)行程序的過程中會把它所管理的內(nèi)存劃分為若干個不同的區(qū)域；這些區(qū)域有各自的用途擦盾，以及創(chuàng)建和銷毀的時間嘲驾。

如下圖所示：

Image1.png

1.1 程序計數(shù)器（Program Counter Register）

線程私有淌哟，是一塊較小的內(nèi)存區(qū)域，可以看做是當前線程所執(zhí)行字節(jié)碼的行號指示器辽故。字節(jié)碼解釋器通過改變這個計數(shù)器的數(shù)值來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令绞绒，分支、循環(huán)榕暇、跳轉(zhuǎn)蓬衡、異常處理都需要依賴它來完成。

注：如果線程正在執(zhí)行的是一個java方法彤枢，這個計數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機字節(jié)碼指令的地址狰晚，如果是執(zhí)行本地（native）方法，這個計數(shù)器的值為空（undefined）缴啡。并且此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個沒有oom異常的區(qū)域壁晒。

1.2 java虛擬機棧（Java Virtual Machine Stacks）

線程私有，虛擬機描述的是java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型业栅，每個方法執(zhí)行時會創(chuàng)建一個棧幀（Stack Frame）,用于存儲局部變量表秒咐，操作數(shù)棧，動態(tài)鏈接碘裕，方法出口信息等携取。局部變量表：存放了編譯期可知各種基本數(shù)據(jù)類型、對象的引用（reference類型）帮孔、returnAdress類型雷滋。注：局部變量表所需的內(nèi)存空間在編譯期間就完成分配，當進入一個方法時文兢，此方法需要在棧中分配多大的局部變量表的空間是完全確定的晤斩，在方法運行期間該變量表的大小不會改變。
此區(qū)域可能出現(xiàn)兩種異常：

• StackOverflowError異常姆坚，當線程請求的棧深度大于虛擬機所允許的深度導(dǎo)致澳泵。
• OutOfMemoryError異常，當虛擬機椉婧牵可以動態(tài)擴展兔辅，如果擴展時無法申請到足夠的內(nèi)存導(dǎo)致。

1.3 本地方法棧（Native Method Stack）

線程私有萍程，與虛擬機棧非常相似幢妄。區(qū)別在于虛擬機棧為java方法提供服務(wù)，而本地方法棧是為Native方法提供服務(wù)茫负。

1.4 java堆（Java Heap）

線程共享蕉鸳，可能是jvm管理內(nèi)存區(qū)域最大的一塊，在虛擬機啟動時創(chuàng)建，存放對象實例潮尝，幾乎所有對象實例都在這里分配內(nèi)存榕吼，它是GC主要收集的區(qū)域。從內(nèi)存回收角度來看勉失，現(xiàn)代收集器都是使用分代收集算法羹蚣，所有它還可以細分為:Eden空間、From Survivor空間乱凿、To Survivor空間顽素。

注：可以通過（-Xmx和-Xms控制該區(qū)域大小）OutOfMemoryError異常：如果堆中沒有內(nèi)存可以完成實例分配徒蟆，將會導(dǎo)致該異常胁出。

1.5方法區(qū)（Method Area）

線程共享，用于存儲虛擬機加載的類的信息段审、常量全蝶、靜態(tài)變量、及時編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)寺枉。

• 運行時常量池（Run Time Pool）：屬于方法區(qū)的一部分抑淫，用于存放編譯期生成的各種字面量和符號引用。

1.6直接內(nèi)存（Direct Memory）

不屬于虛擬機運行區(qū)域的一部分姥闪，但是這部分內(nèi)存也會被頻繁的使用始苇，也會出現(xiàn)OOM異常。在jdk1.4中甘畅，新加入的NIO埂蕊，引入了一種基于chanel(通道)和buffer(緩存區(qū))的I/O方式往弓，它可以使用Native函數(shù)直接分配堆外內(nèi)存疏唾，然后通過Java堆中的DirectByteBuffer對象作為這塊內(nèi)存的引用進行操作，避免了Java堆和Native堆中來回復(fù)制數(shù)據(jù),大大提升了性能函似。

二.Hotpot虛擬機對象探秘

2.1對象的創(chuàng)建

• 當遇到new指令時槐脏，首先去檢查這個指令的參數(shù)是否能在常量池中定位到一個類的符號的引用，并檢查這個類是否已經(jīng)被加載撇寞、解析顿天、初始化過。若沒有蔑担，需要先執(zhí)行類加載過程牌废。
• 為新生對象分配內(nèi)存；
• 將分配的內(nèi)存空間都初始化為零（不包括對象頭）啤握；
• 對對像進行必要的設(shè)置鸟缕，包括這個對象的類的實例信息。如何才能找到類的元數(shù)據(jù)信息、對象的哈希碼懂从、對象的Gc分代的年齡信息等授段；
• 上面過程完成后，虛擬機視角該對象已經(jīng)產(chǎn)生了番甩。但從java程序視角來看侵贵，對象創(chuàng)建才剛剛開始；
• 執(zhí)行<init>方法缘薛，對象創(chuàng)建完成窍育。

2.2對象的內(nèi)存布局

在hotpot虛擬機中，對象在內(nèi)存中的布局分為3塊區(qū)域：對象頭（Header）宴胧、實例數(shù)據(jù)（Instance Data）蔫骂、和對齊填充（Padding）。

• 對象頭： 包含兩部分信息

①Mark Word 存儲自身的運行時數(shù)據(jù)牺汤，包括哈希嗎辽旋、GC分代年齡、鎖狀態(tài)標志位檐迟、線程持有的鎖补胚、偏向線程ID、偏向時間戳等追迟。
②類型指針 對象執(zhí)行它的類的元數(shù)據(jù)的指針溶其，虛擬機通過這個指針來確定這個對象時那個類的實例。

• 實例數(shù)據(jù)：
  對象真正的存儲的有效信息敦间，也是在程序代碼中存在所定義的各種類型的字段內(nèi)容瓶逃，包括從父類繼承下來的。還是在子類中定義的廓块，都需要被記錄下來厢绝。

默認分配策略：對象的實例數(shù)據(jù)在hotsopt中，相同寬度的字段總是被分配到一起带猴。

• 對齊填充 :
  不是必然存在的昔汉，也沒有特別的含義，只起占用符的作用拴清。存在的意義靶病，hotspot的自動內(nèi)存管理系統(tǒng)要求對象起始地址時8字節(jié)的整數(shù)倍，因此口予，若實例對象大小不是8的整數(shù)倍,就需要通過對齊填充來補全娄周。

2.3對象的訪問定位

主流的兩種對象訪問方式：

• ① 使用句柄池訪問：從java堆中劃分一塊內(nèi)存作為句柄池，reference中存儲的就是對象句柄的地址沪停。句柄中包含了對象的實例數(shù)據(jù)與類型數(shù)據(jù)各自的具體地址信息煤辨。也就是需要通過對象實例數(shù)據(jù)的指針找到堆中對象的實例數(shù)據(jù)，通過對象的類型指針找到方法區(qū)中的對象的類型數(shù)據(jù)。
• ② 使用直接指針訪問：reference存儲的是直接的對象實例數(shù)據(jù)地址掷酗，也就是對象地址调违。省去了一次定位指針開銷，它的對象實例中包括了對象類型數(shù)據(jù)的指針泻轰，可以定位到方法區(qū)的對象類型數(shù)據(jù)技肩。

各自優(yōu)點：句柄池訪問最大的好處是reference中存儲的是穩(wěn)定的句柄地址，在對象被移動（gc過程中會移動對象的內(nèi)存地址）只會改變句柄中的實例數(shù)據(jù)指針浮声，而reference不用修改虚婿。直接指針訪問最大的優(yōu)點是訪問塊，它節(jié)省了一次指針定位的時間開銷泳挥，對象訪問很頻繁然痊，積少成多，是個很大的執(zhí)行成本屉符。
<u> TODO 補圖去理解</u>