JVM 运行时数据区域

题记：六年的程序员生涯，都没好好总结过，直到面试时问到基础，才发现自己好多东西都忘了，刚好公司倒闭，重新温习一下JVM，尝试着写博客，当做一些笔记吧，本文是对《深入理解JAVA虚拟机》的一个总结，目录结构基本相同，可能后期会做一些系统的整理，敬请期待吧，如果想了解更多，建议还是花点时间阅读这本书，很不错。

基础概念：

1、程序计数器（Program Counter Register） ： 线程私有的小内存空间（每个线程都会有一个程序计数器），可以看做是当前程序锁执行的字节码的行号指示器，用于标记线程下一条需要执行的字节码指令。 如果是Native方法的的程序计数器，那么计数器的值为空，且是Java虚拟机中唯一没有规范任何OutOfMemoryError情况的区域。

2、Java虚拟机栈：线程私有的内存空间，描述的是Java方法执行的内存模型，且每个方法执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame），用于存储局部变量表（基本数据类型和对象引用（句柄或其他对象的相关位置）），操作数栈，动态链表，方法出口等信息。当进入一个方法时，这个方法在帧中需要分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变。如果线程请求的栈深度大于虚拟机允许的深度，将抛出StackOverflowError异常，如果虚拟机栈可以动态扩展，如果扩展时无法申请到足够的内存，则会抛出OutOfMemoryError异常。

3、本地方法栈：本地方法栈和虚拟机栈十分相似，只不过虚拟机栈为Java方法服务，本地方法为Native方法服务。有些虚拟机（Sun HotSpot虚拟机）直接把本地方法栈和Java虚拟机栈合二为一。于虚拟机栈一样同样会抛出StackOverFlowError和OutOfMemoryError异常。

4、Java堆：共享内存区域，用于存放对象实例，所有的对象实例和数组都存放在Java堆中。Java堆是垃圾回收管理器的主要区域，因此也可以称为“GC堆（Garbage Collected Heap）”，采用分代收集算法，可以细分为：新生代和老年代。在细致一点可分为Eden空间，From Survivor空间和To Survivor空间等。Java堆中可以划分多个线程私有的分配缓冲区（Thread
Local Allocation Buffer， TLAB）。Java堆可以处于不同的物理空间中，只要逻辑连续就行了。

5、方法区（Non-Heap）：为堆的一个逻辑部分，所以也是共享的，它用于存放已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码等数据。

6、运行时常量池（Runtime Constant Pool）：方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法去的运行时常量池中存放。

7、直接内存（Direct Memory）：直接内存不收Java堆大小的限制，但是受设备内存限制。

HotSpot虚拟机对象总结：

1、对象创建： 当程序调用new关键字后，JVM会进行以下操作：

a、查询常量池，是否为类的符号引用和检查这个符号引用代表的类是否已经加载，解析和初始化过

b、通过检查后，虚拟机为新生代对象分配内存，内存大小在类加载完后可以完全确定，进行内存分配：

      内存分配方式：指针碰撞（Bump the Pointer）和空闲列表（Free List），同时采用同步和本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer,TLAB）的方式进行内存分配

c、对对象进行必要的设置，例如对这个对象是哪个类的实例，如何才能找到类的元数据信息，对象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息，这些信息存放在对象头（Object Header）中。

d、执行init方法，初始化对象。

2、对象的内存布局

HotSpot虚拟机的对象头包括两部分，第一部分用于存储对象自身的运行时数据（如：哈希码，GC分带年龄，锁状态标志，线程持有的锁，偏向线程ID，偏向时间戳等），这部分在32位和64位的虚拟机中分别为32bit和64bit，第二部分是类型指针，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个对象是哪个类的实例（如果对象是数组，还必须保存数组长度）。

3、对象的定位访问

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。对象访问方式取决于虚拟机视线，目前主流的访问方式有句柄和直接指针两种。