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前言

       要了解JVM的内存管理机制，则不得不先了解Java的内存区域。以下主要介绍Java内存区域的相关知识，下一章节用于介绍垃圾收集器方面的相关知识。

一、运行时数据区

       Java虚拟机在执行java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。各个区域都有各自的用途、创建和销毁时间，有的区域是依据虚拟机进程的启动而存在，有的则是依据用户线程的启动和结束而新建和销毁。如下图所示：

1、程序计数器

        程序计数器是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行字节码的行号指示器。所以该区域是线程私有的，否则cpu在多线程状态下切换时也无法回到字节码中正确的位置。

        如果当前线程正在执行的是Java方法，计数器记录的是虚拟机正在执行的字节码的地址；如果当前线程正在执行的是native方法，则计数器为空（undefined）；该内存区域是Java规范中唯一一个没有规定任何OutOfMemoryError异常的区域。

2、Java虚拟机栈

       与程序计数器一样，它也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每个方法在调用至执行完成的过程都对应一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。局部变量表存放了编译期可知的基本数据类型和对象引用类型，程序员时常所讲的Java内存堆栈中的栈指的就是该区域或者是Java虚拟机栈中的局部变量表部分。

      该区域存在两种异常：StackOverFlowError、OutOfMemoryError

3、本地方法栈

     本地方法栈的作用于Java虚拟机栈类似，只不过Java虚拟机栈为jvm执行Java方法服务，本地方法栈为jvm调用native方法服务。该区域存在两种异常：StackOverFlowError、OutOfMemoryError

4、Java堆

     Java堆是jvm所管理的内存中最大的一块，它是被所有线程共享的，在虚拟机启动时创建。该区域的唯一作用是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在该区域分配。同时，Java堆也是垃圾收集器所管理的主要区域。该区域存在OutOfMemoryError异常。

5、方法区

     方法区是各个线程共享的区域，用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、编译器编译后的代码等。该区域即时程序员常说的永久代，但两者并不等价。

6、运行时常量池

     运行时常量池是方法区的一部分，用于存放编译生成的各种字面量和符号引用。当常量池无法再申请到内存时，会抛出OutOfMemoryError异常。

二、hotspot虚拟机对象探秘

1、对象的创建过程

     1）虚拟机遇到一条new指令时，先检查这个指令的参数能否在常量池中定位到一个类的符号引用，并检查这个符号代表的类是否被加载、解析和初始化过。如果没有则执行类加载过程。

     2）类加载通过后，为新生对象分配内存。分配内存有以下两种策略：

           a. 指针碰撞法

             假设Java堆内存都是绝对规整的，已使用过的放一边，未使用过的放另一边，中间放一个指针作为分界点的指示器，           那么分配内存仅仅是指针向空闲空间那边移动一段与对象大小相等的距离。

           b. 空闲列表法

            假设Java堆内存时不规整的，已用的内存和空闲的内存相互交错。此时虚拟机需维护一个列表，记录哪些内存是可用             的，哪些内存是不可用的。在分配内存的时候必须在列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例，并更新列表记录。

            使用哪种分配方式是由Java堆是否规整决定的，而Java堆是否规整又由所采用的的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决         定。因此使用serial、parnew等带compact过程的收集器采用的是指针碰撞分配法，而使用CMS这种基于mark-sweep算法的         收集器时采用的是空闲列表法。

2、对象的内存布局

       在hotspot中，对象在内存中存储的布局分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）、对齐填充（Padding）。

       对象头包含两部分信息。一是用于存储对象自身的运行时数据，如hash码、GC分代年龄、锁状态标志等。另一则是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这是哪个对象的实例。

       实例数据是对象真正的有效信息，也是代码中定义的各种类型的字段内容。

       第三部分对齐填充不是必然存在的，也没有特殊的含义，它仅仅起这占位符的作用。

3、对象的访问定位

       建立对象是为了使用对象，我们的java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。由于reference类型在java规范中只规定了一个指向对象的引用，并没有定义这个引用该用什么方式去定位、访问堆中对象的具体位置，所以对象的访问方式也是取决于虚拟机的实现而定的。目前主流的访问方式有使用句柄和直接指针两种。

       如果使用句柄，则Java堆中会划出一块内存区域作为句柄池，reference中存储的对象就是句柄的地址，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体信息。

       如果使用的屙屎直接指针，那么Java堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，而reference中存储的直接就是对象的地址。

       这两种访问方式各有优势，使用句柄最大的好处就是，reference中存储的是稳定的句柄的地址，在对象移动时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要修改。而使用直接访问方式的最大优点就是速度快吗，它节省了一次指针定位的时间开销。

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