JVM要点笔记
来源
- 内容来自《深入理解Java虚拟机》。
- 这里只是要点笔记。
运行时数据区域
程序计数器
是一块较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。
线程私有。
线程执行本地方法时，计数器值为空。
不存在
OutOfMemoryError。
Java虚拟机栈
- 线程私有，生命周期与线程相同。
- 描述
Java方法执行的线程内存模型，每个方法执行时，Java虚拟机都会同步创建栈帧，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。 - 线程请求栈深大于虚拟机所运行的深度，抛出
StackOverflowError。 - 若Java虚拟机栈容量可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出
OutOfMemoryError。(HotSpot不支持栈容量动态扩展，故不存在因虚拟机栈无法扩展导致的OutOfMemoryError，只存在线程申请栈空间失败时导致的OutOfMemoryError。)
本地方法栈
- 本地方法栈为虚拟机使用到的本地方法服务。
- 线程私有。
- 栈深度溢出抛出
StackOverflowError。栈扩展失败抛出OutOfMemoryError。 Hotspot虚拟机直接将本地方法栈和虚拟机栈合二为一。
Java堆
- 线程共享的内存区域。
- 几乎（逃逸分析技术，栈上分配、标量替换优化）所有的对象实例在
Java堆里分配。 - 线程共享的
Java堆可以划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。 - 没有内存完成实例分配且堆无法再扩展（
-Xmx，-Xms设定），抛出OutOfMemoryError。
方法区
- 线程共享的内存区域。
- 存储虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。
- 方法区的垃圾回收针对的是常量池的回收和类型的卸载。
- 方法区无法满足内存分配需求，抛出
OutOfMemoryError。
方法区、永久代、元空间的关系？
永久代和元空间都是方法区的实现方式。
Jdk8前，HotSpot使用永久代实现方法区，使用的堆内存，为了方法区的垃圾回收跟Java堆的机制保持一致，省去方法区内存管理的额外工作。Jdk8后，HotSpot跟JRockit对齐，采用元空间实现方法区，使用的本地内存，减少了内存溢出的问题。
运行时常量池
- 方法区的一部分。
- 存放类文件中的常量池表的内容（编译期生成的各种字面量与符号引用）。
直接内存
- 不是虚拟机运行时数据区的一部分。
NIO使用的Java虚拟机堆外分配的内存区域。- 没有内存满足动态扩展（
-XX:MaxDirectMemorySize）时，抛出OutOfMemoryError。
直接内存和本地内存的区别？
Java直接内存和本地内存不是完全相同的概念。Java直接内存是通过Java NIO库中的ByteBuffer类创建的，它们是在Java虚拟机堆外分配的内存区域。本地内存是指操作系统分配的内存区域，它可以通过
Java的JNI（Java Native Interface）访问。都可以被用于提高性能，但是它们在实现和使用上有一些不同。
对象
对象的创建
主要包括类加载、分配内存、初始化、引用赋值等过程。
类加载
在 Java 中，对象的创建必须先加载类。当 JVM 第一次遇到某个类的实例化请求时，就会通过类加载器加载该类。
对象（普通Java对象）的创建通常（复制、反序列化除外）通过new关键字创建。虚拟机中：
- 检查字节码指令
new的参数是否在常量池中定位类的符号引用。 - 检查符号引用代表的类是否被加载、解析和初始化过。
- 没有的情况下，进行相应的类加载过程。
分配内存
在类加载完成后，JVM 会在堆中分配内存空间来存储该对象。分配内存的方式有两种：指针碰撞和空闲列表。在指针碰撞的方式中，堆被划分为两个区域，一边是已经被占用的内存，另一边是未被占用的内存。在空闲列表的方式中，JVM 会维护一个列表来记录哪些内存块是可用的。
初始化
在分配完内存后，JVM 会对对象进行初始化。初始化过程包括为对象的成员变量赋初值、执行构造方法等操作。
引用赋值
在对象初始化完成后，JVM 会将对象的引用返回给程序员。程序员可以将该引用赋值给变量，从而实现对对象的引用。
对象的内存布局
对象头
运行时数据MarkWord
哈希码、
GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向锁线程ID、偏向时间戳等。HotSpot虚拟机对象头的MarkWord
| 存储内容 | 标志位 | 状态 |
|---|---|---|
| 对象哈希码、对象分代年龄 | 01 | 未锁定 |
| 指向锁记录的指针 | 00 | 轻量级锁定 |
| 指向重量级锁的指针 | 10 | 膨胀（重量级锁定） |
| 空，不需要记录信息 | 11 | GC标记 |
| 偏向线程ID、偏向时间戳、对象分代年龄 | 01 | 可偏向 |
- 未开启压缩指针情况下，32位虚拟机占4个字节，64位虚拟机占8个字节。
- 开启压缩指针情况下，32位虚拟机占4个字节，64位虚拟机占4个字节。
类型指针
- 对象指向它类型元数据的指针，JVM通过该指针确定该对象属于哪个类的实例。（直接指针访问对象的情况下）
- 不是所有的虚拟机实现都必须在对象数据上保留类型指针。（句柄访问对象的情况下）
- 未开启压缩指针情况下，32位虚拟机占4个字节，64位虚拟机占8个字节。
- 开启压缩指针情况下，32位虚拟机占4个字节，64位虚拟机占4个字节。
数组长度
- 对象是
Java数组情况下，用于记录数组长度的数据。 - 占4个字节。
实例数据
存储对象的字段信息
对齐填充
如何计算一个Java对象占用多少内存？
对象的访问定位
句柄访问
reference存储的对象的句柄地址。- 句柄包含对象实例数据这类型数据各自具体地址。
直接指针访问
reference存储对象地址。直接指针访问好处速度快。
HotSpot采用直接指针进行对象访问。