深入理解JVM（一）Java内存区域

运行时数据区

• 程序计数器

  当前线程执行的字节码的行号指示器

  每条线程都有独立的程序计数器，各线程之间计数器互不影响，独立存储。

  如果执行的是java方法，计数器记录正在执行的虚拟机字节码指令的位置；

  如果执行的是native方法，计数器值为空（undefined）

• 虚拟机栈

  每个方法在执行的同时会创建一个栈帧，用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出入口等信息。

  一个方法从调用到执行完成就对应栈帧从入栈到出栈。

  两种异常：

  1. 线程请求栈深度大于虚拟机允许的最大深度，StackOverFlowError
  2. 如果虚拟机允许栈动态拓展，且在拓展时无法申请到足够内存，抛出OutOfMemoryError

• 堆

  唯一目的，存放对象实例，也称为GC堆

  是GC管理的主要区域

• 方法区

  存储已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码等数据

  方法区是JVM的一种规范，落地可能是不同的实现

  PermGen space 是 JDK7及之前， HotSpot 虚拟机 对 方法区 的一个落地实现。在JDK8被移除。

  Metaspace（元空间）是 JDK8及之后， HotSpot 虚拟机 对 方法区 的新的实现。

  元空间与永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。

  当方法区无法满足内存分配要求，抛出OutOfMemoryError

对象初始化过程

对象的内存布局

对象在内存中存储的布局可以分为三块区域：对象头（Header），实例数据（Instance Data），对齐填充（Padding）

• 对象头

  长度一般为32位或者64位，分为两部分信息：一部分用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码，GC分代年龄，锁状态标志，线程持有的锁，偏向线程的ID，偏向时间戳等，称之为Mark Word。另一部分是类型指针，是对象指向他的类元数据的指针，用于确定是哪个类的实例（非必须）；如果是数组还需要有一块记录数组长度的数据

• 实例数据

  在程序代码中定义的各种类型的字段内容，无论是继承的还是自己的。

• 对齐填充

  非必须，内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，通常用于填充实例数据。

对象的访问方式

java程序通过栈上的reference数据来操作对象。常用的有两种，使用句柄和直接指针

• 使用句柄

  java堆中划出一块用于存储句柄(句柄池)，reference存储的就是句柄地址

  

  好处是当对象被移动时只需要修改句柄中实例数据地址

• 使用指针

  reference存储对象地址，对象存在在堆中同时需要存储到对象类型的指针和对象实例数据

  好处是减少了一次指针定位的开销，Sun HotPot是以这种方式访问的