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一、jdk、jre、jvm之間的關(guān)系
從廣義上講，運(yùn)行于java虛擬機(jī)上的語音及其相關(guān)的程序都屬于java技術(shù)體系中的一員。Sun官方所定義的java技術(shù)體系包括以下幾個組成部分:
- 1 java程序設(shè)計語言
- 2 各種硬件平臺上的java虛擬機(jī)
- 3 Class文件格式
- 4 Java API 類庫
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5 第三方Java類庫
把Java程序設(shè)計語言、java虛擬、javaAPI類庫這三部分統(tǒng)稱為JDK。把JavaAPI類庫中的JavaSE API子集和Java虛擬機(jī)這兩部分統(tǒng)稱為JRE.JRE是java程序運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境。Jvm: Java Virtual Machine java虛擬機(jī)。三者之間關(guān)系圖。
二、Java虛擬機(jī)內(nèi)存管理
虛擬機(jī)在執(zhí)行java程序的過程中會把它所管理的內(nèi)存劃分為若干個不同的數(shù)據(jù)區(qū)域。這些區(qū)域都有各自的用途，以及創(chuàng)建和銷毀的時間，有的區(qū)域隨著虛擬機(jī)進(jìn)程的啟動而存在，有些區(qū)域則依賴用戶線程的啟動和結(jié)束而建立和銷毀。
方法區(qū):存儲運(yùn)行時常量池，已被虛擬機(jī)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)。
Java堆:存儲對象實(shí)例。
2.2線程獨(dú)占區(qū)
本地方法棧:為jvm所調(diào)用到的Native腳本地方法服務(wù)。
虛擬機(jī)棧:存放方法運(yùn)行時所需的數(shù)據(jù)，成為棧幀。
程序計數(shù)器:記錄當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號。
三、程序計數(shù)器
程序計數(shù)器是一塊較小的內(nèi)存空間，它可以看作是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器。程序計數(shù)器處于線程獨(dú)占區(qū)。
如果線程執(zhí)行的是Java方法，這個計數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令的地址。如果正在執(zhí)行的是native方法，這個計數(shù)器的值為undefined。此區(qū)域是唯一一個在java虛擬機(jī)規(guī)范中沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域。
四、虛擬機(jī)棧
虛擬機(jī)棧描述的是java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型:每個方法在執(zhí)行的同時都會創(chuàng)建一個棧幀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。每一個方法從調(diào)用直至執(zhí)行完成的過程，就對應(yīng)著一個棧幀在虛擬機(jī)棧中入棧到出棧的過程。
局部變量表:存放編譯期可知的各種基本數(shù)據(jù)類型，引用類型，returnAddress類型。
局部變量表在內(nèi)存空間的編譯期完成分配，當(dāng)進(jìn)入一個方法時，這個方法需要在幀分配多少內(nèi)存是固定的，在方法運(yùn)行期間是不會改變局部變量表的大小。
如果線程請求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常；如果虛擬機(jī)?？梢詣討B(tài)擴(kuò)展（當(dāng)前大部分的Java虛擬機(jī)都可動態(tài)擴(kuò)展，只不過Java虛擬機(jī)規(guī)范中也允許固定長度的虛擬機(jī)棧），如果擴(kuò)展時無法申請到足夠的內(nèi)存，就會拋出OutOfMemoryError異常。
五、本地方法棧
與虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用是非常相似的，它們之間的區(qū)別不過是虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行java方法(也就是字節(jié)碼)服務(wù)，而本地方法棧則為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)。
六、Java堆
存放對象事例。垃圾收集器管理的主要區(qū)域，新生代，老年代。Eden空間。通過-Xmx -Xms參數(shù)來控制堆內(nèi)存的大小。如果在堆中沒有內(nèi)存完成實(shí)例分配，并且堆也無法再擴(kuò)展時，將會拋出OutOfMemoryError異常。
七、方法區(qū)
存儲虛擬機(jī)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)并不等價于永久代。這區(qū)域的內(nèi)存回收目標(biāo)主要是針對常量池的回收和堆類型的卸載。
八、運(yùn)行時常量池
方法區(qū)的一部分。Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外。還有一項信息是常量池。用于存放編譯期生成的各種字面量和符號引用，者部分內(nèi)存將在類加載后進(jìn)入方法區(qū)的運(yùn)行時常量池中存放。比如String str =”abc”。
九、直接內(nèi)存:
并不是虛擬機(jī)運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)的一部分。也不是Java虛擬機(jī)規(guī)范中定義的內(nèi)存區(qū)域。新加入了NIO類，引入了一個基于通道和緩沖區(qū)的I/O方式，它可以使用Native函數(shù)庫直接分配堆外內(nèi)存，然后通過一個存儲在java堆中的DirectByteBuffer對象作為這塊內(nèi)存的引用進(jìn)行操作。
對象的創(chuàng)建
對象的創(chuàng)建主要分四部分：1.給對象分配內(nèi)存 2.線程安全性問題 3.初始化對象 4.執(zhí)行構(gòu)造方法
線程安全問題：對象創(chuàng)建在虛擬機(jī)中是非常頻繁的行為，即使是僅僅修改一個指針?biāo)赶虻奈恢?，在并發(fā)情況下也并不是線程安全的，可能出現(xiàn)正在給對象A分配內(nèi)存，指針還沒來得及修改，對象B又同時使用了原來的指針來分配內(nèi)存的情況。
方案一：一種是對分配內(nèi)存空間的動作進(jìn)行同步處理，實(shí)際上虛擬機(jī)采用CAS配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性。
方案二:把內(nèi)存分配的動作按照線程劃分在不同的空間之中進(jìn)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 Local Allocation Buffer,TLAB）。哪個線程要分配內(nèi)存，就在哪個線程的TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB時，才需要同步鎖定。虛擬機(jī)是否使用TLAB，可以通過-XX：+/-UseTLAB參數(shù)來設(shè)定。
執(zhí)行構(gòu)造方法:虛擬機(jī)要對對象進(jìn)行必要的設(shè)置，例如這個對象是哪個類的實(shí)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分代年齡等信息。
對象的內(nèi)存布局
在HotSpot虛擬機(jī)中，對象在內(nèi)存中存儲的布局可以分為3塊區(qū)域：對象頭（Header）、實(shí)例數(shù)據(jù)（Instance Data）和對齊填充（Padding）。
1.Header(對象頭)包含兩部分信息，第一部分用于存儲對象自身的運(yùn)行時數(shù)據(jù)(Mark Word) 哈希碼 GC分代年齡 鎖狀態(tài)標(biāo)志 線程持有的鎖，偏向線程ID 偏向時間戳。根據(jù)鎖的狀態(tài)不同，把這個對象頭區(qū)域記錄不同的信息，
2.類型指針：即對象指向它的類元數(shù)據(jù)的指針，虛擬機(jī)通過這個指針來確定這個對象是哪個類的實(shí)例。
3.InstanceData:是對象真正存儲的有效數(shù)據(jù)。也是在程序代碼中所定義的各種類型的字段內(nèi)容。這部分的存儲順序會受到虛擬機(jī)分配策略參數(shù)和字段在java源碼中定義順序的影響。
4.Padding:對齊填充并不是必然存在的，它僅僅起著占位符的作用。
對象的訪問和定位
Java程序需要通過棧上的reference數(shù)據(jù)來操作堆上的具體對象。由于reference類型在java虛擬機(jī)規(guī)范中只規(guī)定一個指向?qū)ο蟮囊?，并沒有定義這個引用應(yīng)該通過何種方式去定位、訪問堆中的對象的具體位置，所以對象訪問方式也是取決于虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)而定的。目前主流的訪問方式有句柄和直接指針兩種。
1.使用句柄:如果使用句柄訪問的話，那么java堆中將會劃分一塊內(nèi)存來作為句柄池，reference中存儲的就是對象的句柄地址，而句柄包含了對象實(shí)例數(shù)據(jù)與類型數(shù)據(jù)各自的具體地址信息。
