Java虚拟机的内存

JDK1.8之前，java内存分为 线程共享区：堆、方法区、直接内存（非运行时数据区的一部分）。线程私有区：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈。

JDK1.8开始，虚拟机取消了方法区，改为元空间。

程序计数器：

程序计数器是一块小的内存空间，存放线程执行的信息，如字节码的行号指示器还有分支、循环、跳转、异常处理等都需要依赖计数器来完成。就是记录程序运行到哪个位置了，这样方便线程切换后能恢复到正确的执行位置，每个线程都需要有一个独立的程序计数器，所以它是线程私有的。它的生命周期随着线程的创建而创建，随着线程的结束而死亡。并且是唯一一个不会出现OutOfMemoryError的内存区域。

Java虚拟机栈：

它的生命周期也和线程相同，是线程私有的，描述的是java方法执行的内存模型，每次方法调用的数据都是通过栈传递的。Java虚拟机栈是由一个个栈帧组成，每个栈帧中都拥有：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口信息。

局部变量表主要存放了编译器可知的各种数据类型（八大基本数据类型）和对象引用。

它会出现两种异常：StackOverFlowError和OutOfMemoryError。

StackOverFlowError：虚拟机栈的内存不允许动态扩展，当线程请求栈的深度超出当前栈深度，就会抛出该异常。

OutOfMemoryError：虚拟机栈的内存大小允许动态扩展，且当线程请求时内存用完了，无法再动态扩展了就会抛出该异常。

每一次函数调用都会有一个对应的栈帧被压入栈，调用结束后，栈帧就会被弹出。无论是return还是抛出异常都会导致栈帧弹出。

本地方法栈：

听名字就知道，这是一个执行本地方法（Native方法）时候使用的栈。虚拟机栈是执行java方法的时候使用的栈。其它工作原理跟java虚拟机栈一样，只是服务的对象不一样而已，这里就不做介绍了。

堆（Heap）：

作为虚拟机内存中最大的一块区域，这是一块共享的内存区域，在虚拟机启动的时候创建。这个区域存放对象的实例，几乎所有的对象实例以及数组都在这里分配内存。这一块也是垃圾收集器主要管理的区域，现在收集器基本都采用分代收集算法，内存区域也可以大致划分为新生代和老年代。对象从新生代到老年代的年龄阈值可以通过参数设置。

 

方法区：

与堆一样也是线程共享的内存区域，它用于存储已经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。这个区域常被称作“永久代”，但实际上，垃圾收集行为在这个区域只是比较少出现，但并非数据进入方法去后就永久存在了。

运行时常量池：

它是方法区的一部分，（用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用）

JDK1.7之后的版本的JVM已经将运行时常量池从方法区中移了出来，在java堆中开辟了一块内存区域用来存放运行时常量池。

直接内存：

直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是虚拟机规范中定义的内存区域，但是这部分内存也被频繁地使用。而且也可能导致OutOfMemoryError异常的出现。

对象的创建过程：

第一步：类加载检查

虚拟机遇到一条new指令时，首先将去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到这个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载过、解析和初始化过。如果没有，那必须先执行相应的类加载过程。

第二步：分配内存

在类加载检查通过后，接下来虚拟机将为新生对象分配内存。对象所需的内存大小在类加载检查完成后便可确定，为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从java堆中划分出来。分配方式有指针碰撞和空闲列表两种方式，指针碰撞需要内存规整，即没有内存碎片的时候使用该方法；空闲列表则是在有内存碎片的情况下使用。

第三步：初始化零值

内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头），这一不操作保证了对象的实例字段在java代码中可以不赋初值就直接使用，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。

第四步：设置对象头

初始化零值完成之后，虚拟机要对对象头进行必要的设置，例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息。这些信息存放在对象头中。

第五步：执行init方法

在上面工作都完成之后，从虚拟机的视角来看，一个新的对象已经产生了，但从java程序员的视角来说，对象创建才刚刚开始，init方法还没有执行，所有的字段都是为零。所以一般来说，执行new指令之后会接着执行init方法，把对象按照程序员的意愿进行初始化，这样一个真正的可用的对象才算完全生产出来。

对象的访问定位:

句柄：使用句柄的方式的话，java堆中会划分一块内存来作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体地址信息。访问对象时需要两次定位操作，先定位到句柄，再通过句柄的地址信息定位到对象。但是当对象被移动时只会改变句柄中的实例数据指针，reference不需要修改。

直接指针:reference存放的直接就是对象的地址。只需要一次指针定位，速度快。