java虚拟(一)--java内存区域和常量池概念

一、java运行时数据区

　　也可以称为java内存区域，和java内存模型不是一回事，不要弄混，这里基于jdk1.8之前

1.1、方法区

　　线程共享，类装载过程中产生的java.lang.Class对象保存在方法区，而不是堆，请参考《深入理解java虚拟机》P215

　　jdk1.8之前HotSpot通过永久带实现方法区，为了把GC可以像堆一样管理内存，能够复用代码，1.8移除永久带，通过本地内存实现方法区，

其他虚拟机没有永久带的概念，因为更容易出现内存溢出

　　主要存放类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等

　　垃圾回收主要是针对常量池回收和类型的卸载，这块区域的回收很难，尤其是类型卸载，可以选择不进行垃圾回收，但是回收很有必要的

　　PS：jdk1.8及以后，方法区被移除，通过元空间实现，而元空间使用的是直接内存，可以使用参数：-XX:MetaspaceSize来指定元数据区的大小

1.2、虚拟机栈

　　线程私有，生命周期和线程相同，每执行一个方法都会创建一个栈帧，从执行到结束，对应着栈帧在虚拟机栈的入栈到出栈过程，可以类比

数据结构中的栈，java方法两种返回方式：

　　1、return语句

　　2、抛出异常

　　这两种方式都会导致栈帧被弹出

　　栈帧：

　　　　保存着局部变量表、操作数栈、方法出入口等

　　局部变量表：

　　　　用来保存方法参数和返回值，也就是基本数据类型、对象的引用、returnAddress类型（指向一个字节码指令的地址）

　　double和long占用两个局部变量空间（variable slot），其余占用1个，slot空间大小在编译期间就确定，方法运行期间无法改变

　　PS：可能出现Stack OverflowError、OutOfMemoryError错误

1.3、本地方法栈

　　线程私有，和虚拟机栈相似，一个为Java方法服务，一个为了本地方法服务，本地方法栈中方法实现的语言、方式等没有规定，由具体的虚拟机

确定，在HotSpot中只有栈，没有虚拟机栈和本地方法栈的区别。

　　本地方法被执行的时候，在本地方法栈也会创建一个栈帧，用于存放该本地方法的局部变量表、操作数栈、动态链接、出口信息。

　　PS：可能出现Stack OverflowError、OutOfMemoryError错误

1.4、堆

　　线程共享，这是虚拟机内存最大的一块区域，也是GC的主要区域，几乎所有的对象和数组都保存在这里

　　内存回收的角度分为：

　　　　新生代：Eden Space、From Survivor、To Survivor

　　　　老年代：

　　　　　　1、主要用来保存大对象（可以通过-XX:PretenureSizeThreshold 设置大对象的阀值）

　　　　　　2、或者从新生代经过15次 minor GC存活下来的对象（-XX:MaxTenuringThreshold）　　　　　　　　

　　　　　　3、第二条不是绝对的，VM动态判断，如果Survivor空间中相同年龄所有对象大小的综合大于Survivor空间的一半，年龄大于或等于该

年龄的对象就可以直接进入老年代，无须等到MaxTenuringThreshold要求的年龄

　　默认Eden Space：From Survivor：To Survivor=8:1:1，可以通过-XX:SurvivorRatio调节，一般不需要新生代和老年代默认是1:2，

　　可以通过-XX:NewRatio调节

　　PS：进一步划分的目的是更好地回收内存，或者更快地分配内存。

1.5、程序计数器

　　线程私有，是一块很小的内存区域，记录着当前虚拟机字节码指令的地址（对于JNI，值为undefined），字节码解释器通过改变计数器的值来

选择下一条执行的字节码，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等功能都要依靠计数器。

　　线程上下文切换的时候，为了能够恢复到正确的执行位置，需要每个线程都拥有一个独立的线程计数器，互不影响。

　　PS：唯一一个没有规定OOM的区域

1.6、直接内存

　　不属于Java内存区域，有可能出现OOM，jdk1.4出现了NIO，它可以通过Native函数库分配堆外内存，通过Java堆中的DirectByteBuffer对象

作为引用进行操作，在某些场景明显提高性能，以为避免了Java堆和Native堆来回复制数据。

　　直接内存的分配不受Java堆大小限制，而是收到本机总内存的限制。

1.7、本地内存

　　就是JMM的概念了，后面写JMM的时候再讲

二、常量池

2.1、字符串常量池

　　在HotSpot中通过StringTable类实现功能，StringTable是一个hash表，默认长度大小1009，被所有类共享。字符串常量由字符组成，保存在

StringTable上面。在jdk1.6当中，StringTable的长度是固定1009，如果存放在StringTable中的字符串很多，造成hash冲突的几率很大，链表过

长，当通过String.intern()查找String Pool时，性能就会降低。

　　在jdk1.7当中，StringTable的长度可以通过-XX:StringTableSize设置

存放的内容：

　　String.intern()主要是为了复用字符串常量，节省内存空间

　　在jdk1.6及以前的版本，存放的都是字符串常量，使用""声明的字符串都存储在这，例如：String str = "abc";

　　在jdk1.7之后，String.intern()发生变化，返回对象的引用，因此除了字符串常量，也可以存放堆中字符串常量的引用

　　PS：在jdk1.7之后，字符串常量池从方法区转移到堆中

2.2、class常量池

　　首先java代码通过javac编译成class文件，class文件中保存着类的相关信息（版本，类、字段、方法、接口等信息），除此之外，还有Class

常量池，用来存放编译器产生的各种字面量(Literal)和符号引用(Symbolic References)，每个class文件都有一个class常量池。

　　字面量：1.String　　2.基本数据类型　　3.声明final的常量

　　符号引用：1.类和方法的全限定名(类似于com.cfets.**.**这种)　　2.字段的名称和描述符　　3.方法的名称和描述符

2.3、运行时常量池

　　就是class常量池被加载到方法区之后的版本，区别就是：字面量可以通过String.intern()动态添加，符号引用解析为直接引用（类加载的

解析阶段）

　　当类加载到内存之中，jvm会把class常量池的内存存放到运行时常量池，所以，运行时常量池也是每个class都有的。

　　符号引用：上述有说明。以一组符号来描述所引用的目标，只要能定位到目标，无论是任何形式的字面量，和jvm实现的内存布局无关。

　　直接引用：直接指向目标的指针、相对偏移量或者间接定位到目标的句柄，句柄和指针对应对象的访问定位方式，和jvm实现的内存布局有关。

　　PS：JDK1.7及之后版本的 JVM 已经将运行时常量池从方法区中移了出来，在 Java 堆（Heap）中开辟了一块区域存放运行时常量池