為了加深對Java語言的理解，加深對Java虛擬機工作機制、底層特性的了解和掌握，準備在閑暇時間，抽空對《深入理解Java虛擬機 JVM高級特性與最佳實踐》一書進行學(xué)習(xí)。本文是學(xué)習(xí)此書第2章時的總結(jié)與筆記，加入了一些自己的理解，也希望能幫助到需要的人。

1 運行時數(shù)據(jù)區(qū)域：

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1.1 程序計數(shù)器：

一塊較小的內(nèi)存空間(線程私有的內(nèi)存)，當前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器。字節(jié)碼解釋器通過改變這個計數(shù)器的值來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令：分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)等。

每條線程都有一個獨立的程序計數(shù)器(在一個時刻，一個處理器只會執(zhí)行一條線程的指令)。

唯一一個在Java虛擬機規(guī)范中沒有任何OutOfMemoryError的區(qū)域

1.2 虛擬機棧：

線程私有的，每個(java)方法(也就是字節(jié)碼)在執(zhí)行的時候會創(chuàng)建一個棧幀(Stack Frame)用于存儲局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接、方法出口等信息。方法從調(diào)用到執(zhí)行完成的過程，就是棧幀在棧中入棧到出棧的過程。

局部變量表存放編譯期可知的基本數(shù)據(jù)類型、對象引用、returnAddress類型。所需的內(nèi)存空間會在編譯期完成分配，進入一個方法時在幀中的局部變量空間是完全確定的，不會運行時改變。

線程請求的棧深度大于虛擬機允許的深度，拋出SatckOverFlowError異常；虛擬機動態(tài)擴展時，無法申請到足夠的內(nèi)存，拋出OutOfMemoryError異常。

1.3 本地方法棧：

為虛擬機中使用到的Native方法服務(wù)，對本地方法棧中方法使用的語言、使用方式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)沒有強制規(guī)定，虛擬機可自由實現(xiàn)。

占用的內(nèi)存區(qū)大小也不是固定的，可以根據(jù)需要動態(tài)的擴展或收縮。

1.4 Java堆：

Java堆是Java虛擬機所管理的內(nèi)存中最大的一塊，是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機啟動時就創(chuàng)建

存放對象實例，幾乎所有的對象實例都在堆上分配。也是垃圾收集器管理的主要區(qū)域。

1.5 方法區(qū)：

方法區(qū)也是被所有線程共享的內(nèi)存區(qū)域。

用于存儲類信息、常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼數(shù)據(jù)。

無法滿足內(nèi)存分配需求時，拋出OutOfMemoryError。

1.6 運行時常量池：

是方法區(qū)的一部分，存放編譯期生成的各種字面量和符號引用。在類加載后才進入方法區(qū)的運行時常量池

特征是具備動態(tài)性，在運行時產(chǎn)生的常量被放入運行時常量池。包括：基本類型包裝類(不管理浮點型：float和double，整形只管理-128 - 127)和String

常量池的好處：避免頻繁的創(chuàng)建和銷毀對象而影響系統(tǒng)性能，其實現(xiàn)了對象的共享；常量池中所有相同的字符串常量被合并，只占用一個內(nèi)存空間。

Java中基本類型的包裝類都實現(xiàn)了常量池技術(shù)，即Byte,Short,Integer,Long,Character,Boolean。

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("string" == "str" + "ing");// true

System.out.println(str3 == str4);//false

String str5 = "string";

System.out.println(str3 == str5);//true

//連接表達式 +，只有使用“引號包含文本”的方式創(chuàng)建的String對象之間使用“+”連接產(chǎn)生的新對象才會被加入常量池中.

//對于字符串變量的“+”連接表達式，它所產(chǎn)生的新對象都不會被加入字符串池中，其屬于在運行時創(chuàng)建的字符串，具有獨立的內(nèi)存地址,所以不引用自同一String對象。

2 虛擬機對象

2.1 對象的創(chuàng)建

虛擬機接收到new指令時，檢查這個指令能否在常量池中定位到一個類的符號引用，并且檢查這個符號引用代表的類是否已被加載、解析和初始化。如果都沒有，先執(zhí)行類加載過程。

在類加載通過后，虛擬機為新對象分配內(nèi)存(把一塊確定大小的內(nèi)存從Java堆中劃分出來)，內(nèi)存大小在類加載完成后即可完全確定。

兩種分配方式：

(1)：指針碰撞：假設(shè)Java堆中內(nèi)存是絕對規(guī)整的，即使用過的內(nèi)存在一邊，空閑的內(nèi)存在另外一邊，中間放著一個指針作為指示器，通過移動指針實現(xiàn)內(nèi)存分配。

(2)：空閑列表：如果Java堆中的內(nèi)存并不是規(guī)整的，即已使用的內(nèi)存和空閑的內(nèi)存相互交錯，虛擬機就必須維護一個列表，記錄哪些內(nèi)存塊是可用的，通過從列表中尋找空間劃分給對象實例來分配內(nèi)存。

Java堆是否規(guī)整由所采用的垃圾收集器是否有壓縮整理功能決定。

在虛擬機中創(chuàng)建對象不是線程安全的行為，可能出現(xiàn)在給對象A分配內(nèi)存，指針還沒來得及修改，對象B又使用了原來的指針來分配內(nèi)存。有兩種解決方案：

(1)：對分配內(nèi)存空間的動作進行同步處理，實際上虛擬機采用CAS配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性；

(2)：把內(nèi)存分配的動作按照線程劃分在不同的空間中進行，即每個線程在Java堆中預(yù)先分配一小塊內(nèi)存，稱為本地線程分配緩沖(Thread Loal Allocation Buffer,TLAB)。

內(nèi)存分配完成后，需要將分配到的內(nèi)存空間都初始化為零值，保證對象的實例字段在Java代碼中可以不賦初始值就可以直接使用，程序能訪問到這些字段的數(shù)據(jù)類型對應(yīng)的零值。

設(shè)置對象，把對象是哪個類的實例，如何才能找到類的元數(shù)據(jù)信息，對象的哈希碼，對象的GC分代年齡等存放在對象頭中。

2.2 對象的內(nèi)存布局：

對象在內(nèi)存中存儲的布局可以分為3塊：對象頭(Header)、實例數(shù)據(jù)(Instance Data)、對齊填充(Padding)。

對象頭，包括兩部分信息：

(1)：存儲對象自身的運行時數(shù)據(jù)，如哈希碼、GC分代年齡、鎖狀態(tài)標志、線程持有的鎖、偏向線程ID、偏向時間戳等，這部分數(shù)據(jù)的長度在32位和64位的虛擬機中分別為32bit和64bit，官方稱為Mark Word(非固定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)對象的狀態(tài)復(fù)用自己的存儲空間)。

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(2)：類型指針，即指向?qū)ο蟮念愒獢?shù)據(jù)的指針，虛擬機通過這個指針來確定這個對象是哪個類的實例。

實例數(shù)據(jù)：對象真正存儲的有效信息，即程序代碼中所定義的各種類型的字段內(nèi)容。無論是從父類繼承下來的，還是子類自己定義的，都需要記錄。

對齊填充：不是必然存在，起著占位符的作用，由于HotSpot VM要求對象的大小必須是8字節(jié)的整數(shù)倍，而對象頭部分正好是8字節(jié)的整數(shù)倍，因此當實例數(shù)據(jù)沒有對齊時，通過對齊填充來補全。

2.3 對象的訪問定位：

Java通過棧上的reference數(shù)據(jù)(局部變量表中的對象引用)來操作堆上的具體對象，reference只規(guī)定了指向?qū)ο蟮囊?#xff0c;沒有定義怎么去定位，訪問堆中的對象的位置。對象訪問方式由迅疾實現(xiàn)。

(1)：句柄訪問：Java堆會劃分出一塊內(nèi)存作為句柄池，reference存儲的就是對象的句柄地址，句柄包含了對象實例數(shù)據(jù)和類型數(shù)據(jù)各自的地址信息。

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優(yōu)勢：reference中存儲的是穩(wěn)定的句柄地址，對象移動時只改變句柄中的實例數(shù)據(jù)指針，不改變reference。

(2)：直接指針：reference中存儲的直接就是對象地址，Java堆中放置訪問對象類型數(shù)據(jù)(存放在方法區(qū))的地址。

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優(yōu)勢：速度更快，節(jié)省了一次指針定位的時間開銷，HotSpot是使用直接指針訪問。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的java内存区域_JVM学习之—Java内存区域的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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