開篇閑話：
王侯將相皆有封地，大小根據(jù)爵位高低而不同，等級森嚴(yán)。在計(jì)算機(jī)世界里，大boss（操作系統(tǒng)）很公平，給大家（進(jìn)程）都分配了同樣的內(nèi)存大?。m然這也是個假象）。我們的主角JVM出生的那天，大boss跟他說，你有4G的宅基地（內(nèi)存空間）可以使用，讓他好好想想怎么用，用的不好，年輕人，你將永無出頭之日?。?br> 小主JVM雖然年紀(jì)小，但是思考的深度不亞于他的爸爸 James Gosling。把自家的一畝三分地管理地不僅秩序井然，還年年碩果累累。

預(yù)備知識：認(rèn)識內(nèi)存

1、內(nèi)存是存放數(shù)據(jù)與指令的地方，cpu從緩存和內(nèi)存中獲取指令和數(shù)據(jù)執(zhí)行程序。
2、JVM的內(nèi)存區(qū)域是操作系統(tǒng)分配的一段內(nèi)存空間，不能拋開計(jì)算機(jī)內(nèi)存管理單看JVM的內(nèi)存管理。（了解操作系統(tǒng)、cpu、主存、I/O設(shè)備如何運(yùn)行與協(xié)作很重要，它能讓你總攬全局而非以偏概全）
3、JVM屏蔽了各操作系統(tǒng)的指令集的區(qū)別，程序的數(shù)據(jù)和指令加載到內(nèi)存中，通過JVM運(yùn)行，最終也是通過JVM將這些指令轉(zhuǎn)化為機(jī)器語言（比如匯編語言），由cpu中的運(yùn)算器和寄存器等進(jìn)行運(yùn)算。

1、計(jì)算機(jī)內(nèi)存模型

現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)模型來自于馮·諾伊曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，它解決了人類運(yùn)算思維的機(jī)器實(shí)現(xiàn)和延展，可進(jìn)行大量的復(fù)雜運(yùn)算，同時也存在諸多的問題（比如數(shù)據(jù)同步的問題等）。內(nèi)存在計(jì)算機(jī)中扮演的角色是指令和數(shù)據(jù)的存儲，與cpu合作完成程序運(yùn)行。假設(shè)需要計(jì)算1+1=？，內(nèi)存中的狀態(tài)可簡化為：

馮·諾伊曼計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)原理

①內(nèi)存中存放程序指令MOVE[504]EAX（將地址為504處的內(nèi)存值復(fù)制到寄存器EAX中）、MOVE[505]EBX、ADD EAX EBX（將寄存器中EAX和EBX中的值相加放在EBX）；
②內(nèi)存的每個存儲單元存儲的是指令還是值，由程序自己解析

2、內(nèi)存的運(yùn)行效率

計(jì)算機(jī)各個部分

類比廚師做菜，需要食材，食材可來源于超級市場、蔬果市場或者便利店，市場儲藏的位置遠(yuǎn)近決定了廚師做出菜肴的效率。類似的，程序運(yùn)行需要數(shù)據(jù)，程序的數(shù)據(jù)在文件、輸入設(shè)備、內(nèi)存、緩存中，各個設(shè)備的工作原理的差別，導(dǎo)致運(yùn)行的效率區(qū)別天差地別：
cpu讀取數(shù)據(jù)優(yōu)先從緩存中讀?。ㄒ患?、二級、三級），如果沒有就到內(nèi)存中讀取。如果cpu的延遲時間是1s，則內(nèi)存的延遲為100-360s，速度很快。數(shù)據(jù)在緩存和內(nèi)存中均不存在，需要從硬盤中讀取，那就要等上1-12個月。內(nèi)存很重要的一個職責(zé)就是做為硬盤的緩沖區(qū)，大大提升運(yùn)行效率。

JVM內(nèi)存模型及管理機(jī)制

1、運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)

java虛擬機(jī)運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)

①程序計(jì)數(shù)器：
程序計(jì)數(shù)器（program counter register）是一塊較小的存儲空間，它是每個線程私有的內(nèi)存區(qū)域，主要的作用是記住當(dāng)前程序執(zhí)行到哪條指令，以便在線程切換后可以準(zhǔn)確的繼續(xù)執(zhí)行指令。
怎么記錄呢，記錄什么呢？其實(shí)很簡單，就是記錄指令的內(nèi)存地址。

程序計(jì)數(shù)器記錄字節(jié)碼指令的地址

②java虛擬機(jī)棧

虛擬機(jī)棧屬于線程私有，與線程同生共死。每當(dāng)調(diào)用一個方法時，即在虛擬機(jī)棧中創(chuàng)建一個函數(shù)棧幀：

虛擬機(jī)棧模型

局部變量表：

1、存放編譯期可知的各種基本類型（boolean，byte，char，short，int，long，float，double）、對象引用類型（指向?qū)ο蟮刂菲鹗嘉恢玫闹羔樆虼韺ο蟮木浔?br> 2、存儲的單元稱為slot，大小為32位；
3、數(shù)組結(jié)構(gòu)，通過索引訪問；
4、局部變量表的空間大?。╯lot數(shù)量）在編譯期便確定下來。

操作數(shù)棧：

1、被稱為“基于棧的執(zhí)行引擎”
2、操作數(shù)棧是執(zhí)行字節(jié)碼指令時，進(jìn)行運(yùn)算的單元；
3、數(shù)組結(jié)構(gòu)，通過棧操作（壓棧和出棧）來訪問，下面的代碼展示了0與1相加時操作數(shù)棧運(yùn)行的字節(jié)碼指令：

iload_0   // 將int類型的數(shù)字0壓入棧中  
iload_1    // 將int類型的1壓入棧中
iadd       // 將剛才壓入的兩個數(shù)字pop出去，相加，壓入棧中 
istore_2   // 將值pop到局部變量表中slot為2的地方

③方法區(qū)：

各個線程共享的內(nèi)存區(qū)域，用于存儲已經(jīng)被加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。

方法區(qū)存放的數(shù)據(jù)

④方法區(qū)中的運(yùn)行時常量池

java的Class文件中包含類的版本、字段、方法、接口等的描述信息，還有一項(xiàng)：常量池，用于存放編譯期生成的字面量和符號引用。這部分內(nèi)容將在類加載到方法區(qū)后，存放在方法區(qū)的運(yùn)行時常量池。
運(yùn)行時常量池的存在是因?yàn)槌Ａ砍氐膬?nèi)容是可以動態(tài)改變的，不僅僅是編譯期確定的常量池內(nèi)容。

⑤對象的內(nèi)存布局

1、對象可不是我們平常畫一個圓圈，標(biāo)注“對象”兩個字那么簡單。它是用來存儲運(yùn)行時數(shù)據(jù)的地方；
2、對象分配的內(nèi)存空間中主要包含三個部分：對象頭、實(shí)例數(shù)據(jù)和對齊填充（包含的信息如圖所示）；
3、需要特別說明的是“實(shí)例數(shù)據(jù)”，這部分存儲的是有效信息，就是在類代碼中定義的字段內(nèi)容（包含成員變量和局部變量，這是我個人的理解，待探討），包含繼承自父類的字段。

對象的內(nèi)存布局示意圖

⑥如何找到對象

我們在函數(shù)棧幀中會用reference代表對象的類型，通過refrence來定位對象。在jvm規(guī)范中并沒有明確定義reference，現(xiàn)在主流的實(shí)現(xiàn)方式有兩種：
1、指針：reference指向堆中對象，指針指向方法區(qū)的對象類型數(shù)據(jù)；
2、句柄：堆中劃分一片內(nèi)存做為句柄池，reference存儲的是對象的句柄地址，句柄中包含對象實(shí)例數(shù)據(jù)和類型數(shù)據(jù)的地址

深入理解JVM--句柄池

深入理解JVM--指針

最后，上張圖，縱覽一下全局：

JVM內(nèi)存布局示意圖