深入理解Java虚拟机JVM高级特性与最佳实践阅读总结——第二章 Java内存区域与内存溢出异常

程序计数器program counter register：字节码解释器所需要执行的下一条字节码地址，由于虚拟机的多线程机制，每个线程都有一个独立的程序计数器，线程私有，各计数器之间独立存储；如果执行的是Java方法，计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码地址；如果执行的是native方法，计数器为空（undefined）；此内存区域是唯一没有规定OutOfMemoryError情况的区域

Java虚拟机栈Java virtual machine stacks、本地方法栈Native Method Stack：线程私有，其生命周期和线程相同；两种异常：如果线程请求的栈深度大于虚拟机允许深度，则抛出StackOverFlow；对于栈可动态扩展的虚拟机，如果扩展时无法申请到足够内存，抛出OutOfMemoryError；本地方法栈和Java虚拟机栈类似，区别在于一个执行Java方法，一个执行本地方法

局部变量表：存放在编译期可以知道的各种基本数据类型、对象引用、returnAddress类型；局部变量表所需要的内存空间在编译期间完成分配，进入一个方法需要在帧中分配多大局部变量空间是完全确定的，运行期间不会改变局部变量表大小

Java堆：也称GC堆，是Java虚拟机管理的最大一块内存空间，被所有线程共享，在虚拟机启动时创建；作用是存放对象实例；堆空间在物理上可以是不连续的，但逻辑上是连续的；堆的大小可以是固定的，也可以是动态扩展的；如果堆无法完成实例分配或无法再扩展，则抛出OutOfMemoryError

方法区method area：是堆的一个逻辑部分，存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、编译后代码；方法区GC和堆中的GC可以不一致，该区GC的主要针对常量池的回收和对类型的卸载；其余和堆类似

运行时常量池Runtime Constant Pool：方法区的一部分，存放编译期间成成的各种字面量、符号引用，该信息在类加载后进入；该区除了保存Class文件中的符号引用外，还会将翻译出来的直接引用也存储在运行时常量池；运行时常量池具有动态性，常量不一定在编译期产生，即并非预置入class文件中常量池的内容才可以进入运行时常量池，运行期间也可以，如String类的intern（）方法

直接内存：不是规范的一部分，但也可能导致内存溢出异常，1.4中引入了NIO类，引入了基于通道（channel）和缓冲区（buffer）的io方式，可以使用native库直接分配对外内存，然后通过存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为该内存的引用，从而避免在Java堆和native堆之间频繁复制，直接内存不受Java堆大小的限制，但是受物理内存的限制

虚拟机角度解释对象的创建
1、在常量池定位该类的符号引用，并检查该类是否加载、解析、初始化，不成立则进入类加载阶段
2、分配内存，对象所需的内存在类加载阶段是完全已知的。分配方式主要有两种
          1、指针碰撞法，适用于规整的内存空间
          2、空闲列表法，适用于不规整的空间
而空间是否规整，则取决于GC是否具有内存压缩整理功能，多线程情况下，为线程安全，主要有两种方式：
          1、同步，虚拟机就是采用这种方式，CAS+失败重试保证更新操作完整性
          2、内存分配按照线程规划放置到线程内部，即通过本地线程分配缓冲TLAB（Thread Local Alloaction Buffer），此时只有在重新分配TLAB时才需要同步
3、将分配的空间初始化为零值，如果使用了TLAB，也可以在TLAB分配时进行
4、对象设头置，如元数据、哈希码、GC分代信息等
至此，虚拟机对象创建完成，对象初始化操作（调用invokespecial指令）由程序决定

对象内存布局
1、对象头header，包含两部分信息
          1、存储对象运行时数据，如哈希码、GC分代、锁、偏向线程ID，偏向时间戳等
          2、类型指针，即指向元数据的指针，以此确定对象属于哪个类，对于数组对象，还放有记录数据长度的数据（普通对象可以通过访问元数据获得对象大小）
2、实例数据instance，存储真实数据，存储顺序 long/double  int  short/char  byte/boolean  oop(ordinary object pointer)，即相同宽度字段分配在一起，且父类数据在子类之前，如果CompactFiled为true，子类中较窄变量可能插入父     类变量空间的空隙
3、对齐填充padding，HotSpot要求对象起始地址必须为8的倍数

对象的定位。主要有两种
1、句柄式，堆中划分出句柄池，栈中的reference存储对象的句柄池地址，句柄池中存储对象实例数据（实例池中）和各数据类型的地址信息（方法区内），优点是reference中的地址稳定，对象移动仅需要改变句柄池中内容
2、直接指针式，reference中直接存放对象的地址，此时需要考虑对象内存布局中如何保存访问类型数据的指针，优点是速度快，节省了一次指针定位的开销，HotSpot就是采用这种方式

补充
public class RuntimeConstantPoolOOM {
    public static void main(String[] args) {
        public static void main(String[] args) {
        String str1 = new StringBuilder("中国").append("钓鱼岛").toString();
        System.out.println(str1.intern() == str1);

        String str2 = new StringBuilder("ja").append("va").toString();
        System.out.println(str2.intern() == str2);
    }    }
}
Sting的intern()方法是native方法，如果常量池中已经包含一个等于String对象的字符串，则返回常量池中的对象引用，否则将该对象添加到常量池并返回该String的引用
jdk1.6中返回两个FALSE，因为1.6采用的复制的方式将对象复制到永久代，因此一个是指向永久代中的引用，一个是堆上的引用，是两个不同的引用，则返回FALSE
jdk1.7中，第一个返回true，第二个返回FALSE，因为1.7中不再采用复制的方式，只是在常量池记录“首次出现”的实例引用，因此第一个返回true，第二个Java已经在常量池中出现过，则不满足条件，返回false