運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)

• 程序計(jì)數(shù)器：
  • 線程私有(每個(gè)線程都有一塊獨(dú)立的內(nèi)存空間用來(lái)保存該線程的程序計(jì)數(shù)器)
  • 指向當(dāng)前線程所執(zhí)行到的位置，字節(jié)碼解釋器就是通過它來(lái)執(zhí)行下一條需要執(zhí)行的指令，分支，循環(huán)，跳轉(zhuǎn)等，都是依賴它實(shí)現(xiàn)的；
  • 線程切換后，可以恢復(fù)到原來(lái)執(zhí)行的位置繼續(xù)執(zhí)行，也是依賴于它；
  • 當(dāng)線程執(zhí)行Native方法時(shí)，該計(jì)數(shù)器的值為空；
  • 它是唯一一個(gè)沒有OutOfMemoryError的內(nèi)存區(qū)域
• Java虛擬機(jī)棧
  • 線程私有，生命周期與線程相同；
  • 它描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型；
  • 每個(gè)方法執(zhí)行時(shí)，都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀用于存儲(chǔ)局部變量表，操作數(shù)棧，動(dòng)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，就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)中入棧出棧過程；
  • 局部變量表存放了編譯器可知的各種基本數(shù)據(jù)類型，對(duì)象引用和returnAddress類型；
  • 局部變量的內(nèi)存空間分配在便宜期間完成，運(yùn)行期間不會(huì)改變大小；
  • 該內(nèi)存區(qū)域會(huì)拋出StackOverflowError(棧深度)和OutOfMemoryError。
• 本地方法棧
  • 為虛擬機(jī)中使用到的Native方法服務(wù)；
  • 虛擬機(jī)規(guī)范中沒有強(qiáng)制規(guī)定實(shí)現(xiàn)，所以不同虛擬機(jī)可以有不同實(shí)現(xiàn)，但是與虛擬機(jī)棧的作用類似。
• Java堆
  • 所有線程共享，虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建；
  • 作用：存放對(duì)象實(shí)例；
  • 是GC的主要區(qū)域
  • 分為新生代(Eden區(qū)，F(xiàn)rom Survivor區(qū)，To Survivor區(qū))和老年代；
• 方法區(qū)(元數(shù)據(jù)區(qū))
  • 各個(gè)線程共享，存儲(chǔ)加載的類的信息，常量，靜態(tài)變量，即時(shí)編譯后的代碼等數(shù)據(jù)；
  • 這里的內(nèi)存回收：常量池的回收和類型的卸載；
  • 會(huì)拋出OutOfMemoryError異常
  • 運(yùn)行時(shí)常量池：用于存放編譯器生成的各種字面量和符號(hào)引用，在編譯時(shí)和運(yùn)行時(shí)都可以加入內(nèi)容；
• 直接內(nèi)存
  • 它不是運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一部分，而是服務(wù)于NIO類的，直接通過Native操作分配堆外內(nèi)存的區(qū)域；
  • 它受制于本機(jī)物理內(nèi)存的大小。

HotSpot虛擬機(jī)中的對(duì)象

對(duì)象的創(chuàng)建

• 當(dāng)遇到new指令時(shí)，首先檢查該符號(hào)引用代表的類是否已經(jīng)經(jīng)過加載，鏈接和初始化，若未進(jìn)行，則先執(zhí)行類的加載；
• 為新生對(duì)象分配內(nèi)存(取決于內(nèi)存是否規(guī)整)
  • 指針碰撞：Java堆中內(nèi)存絕對(duì)規(guī)整，其間通過一個(gè)指針作為分界點(diǎn)的指示器，分配內(nèi)存時(shí)，向空閑那端移動(dòng)一段與對(duì)象大小相等的距離；
  • 空閑列表：Java堆中內(nèi)存不規(guī)整，哪塊內(nèi)存是可用的記錄在"空閑列表"中，分配時(shí)，從空閑列表中找到一塊足夠大的空間劃分給對(duì)象實(shí)例并更新列表上的記錄；
    注意：因?yàn)榉峙鋬?nèi)存是一個(gè)非常頻繁的操作，所以為了保證線程安全：
    • 同步處理：CAS+失敗重試來(lái)保證原子性
    • 將內(nèi)存分配動(dòng)作劃分到不同的空間中進(jìn)行：堆中預(yù)先為每個(gè)線程預(yù)留一塊空間，稱為本地線程分配緩存(TLAB)，只有TLAB用完后再分配新的TLAB時(shí)，才需要同步；
• 初始化內(nèi)存，將內(nèi)存空間全部初始化為零值(不包括對(duì)象頭)
• 設(shè)置對(duì)象的必要信息(對(duì)象頭)
  • 對(duì)象的歸屬，如何找到類的元數(shù)據(jù)信息
  • 對(duì)象的哈希值
  • GC分代年齡
• 執(zhí)行程序定義的初始化方法

對(duì)象的內(nèi)存布局

• 對(duì)象頭(Mark Word)
  說明：會(huì)根據(jù)對(duì)象的狀態(tài)復(fù)用自己的存儲(chǔ)空間，可以根據(jù)標(biāo)志位來(lái)判斷，它主要由以組成
  • 對(duì)象的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)
    • hashCode
    • GC分代年齡
    • 鎖的各種信息
  • 類型指針(指向它所屬的Class)
  • 對(duì)于數(shù)組，還有一塊用于記錄數(shù)組長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)(因?yàn)閷?duì)象可以從元數(shù)據(jù)中知道它占用的空間大小，而數(shù)組無(wú)法確定)
• 實(shí)例數(shù)據(jù)：對(duì)象實(shí)例存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的有效信息，即程序中定義的字段信息。其中包含了其自己的數(shù)據(jù)以及從父類繼承的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)順序受分配策略和字段定義順序影響。
• 對(duì)齊填充：占位符，用來(lái)保證對(duì)象的起始地址始終是8字節(jié)的整數(shù)倍。

對(duì)象的訪問定位

Java通過棧上的引用來(lái)操作堆上的具體對(duì)象，目前的訪問方式有如下兩種：

• 句柄
  • 堆中劃分出一塊內(nèi)存作為句柄池，引用指向句柄地址(對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)和類型數(shù)據(jù)的具體地址信息)
  • 優(yōu)點(diǎn)：對(duì)象改變時(shí)，只需改變句柄中實(shí)例指針即可，棧中引用不需要更改
  • 缺點(diǎn)：訪問對(duì)象需要經(jīng)過兩次訪問，速度慢
• 直接指針
  • 引用直接存放對(duì)象地址，訪問速度快(HotSpot使用)