java 虚拟机系列-java内存分配、类加载，垃圾回收机制算法

请参看：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/25511795?comefrom=http://blogread.cn/news/   总结的很好

https://zhuanlan.zhihu.com/p/25575446

http://www.cnblogs.com/wabi87547568/p/5282892.html

一、前言

最近看了《深入理解java虚拟机》中内存分配和类加载两个章节的内容，其实之前也看过这两节，但是觉得每次看都会有收获，这次看觉得对java虚拟机的运行时数据区了解的更深入了一些，对类加载的过程所做的事情和涉及到的数据区也更清楚了。

jvm体系总体分四大块：

类的加载机制

jvm内存结构

GC算法 垃圾回收

GC分析 命令调优

二、总结

1、java运行时数据区：jvm内存结构

分为五大块：程序计数器；虚拟机栈；本地方法栈；java堆；方法区。

（1）程序计数器：线程私有，是java字节码行号指示器；

作用：用来选取下一条要执行的字节码的指令，像循环，跳转、分支、异常处理、线程恢复（多线程间的切换竞争处理器）等，都需要读取程序计数器中数据。

（2）虚拟机栈：线程私有，也称局部变量表，为虚拟机执行java方法（字节码）服务；

作用：虚拟机在虚拟机栈中为每个方法创建一个栈桢，存放局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息，每个方法的调用都会对应一个栈帧出栈和入栈的过程。 

（局部变量表：存放编译器可知的java基本类型、对象引用类型（可以指向一个对象也可指向一个句柄）、和returnAddress类型（指向一条java字节码指令）一个局部变 量空间是32位，long和double要占用2个）

（3）本地方法栈：用来存放本地方法(native)的数据，为虚拟机执行本地方法服务。HotSpot将虚拟机栈和本地方法栈合二为一。

（4）java 堆：线程共享，在虚拟机启动时创建，可通过设置 -Xmn  和 -Xms 设置最大，最小堆内存

作用：存放所有对象和数组。若空间不足，会抛出 outofmemery 和stackoverflow异常。

从内存回收的角度来看：现在GC收集器都采用分代手机算法，所以java堆还需分为年轻代和老年代。Eden空间，From Survivor空间，To Survivor空间；

（5）方法区：线程共享，被称为”永久代“，但hotSpot的GC分代回收机制扩展至方法区；主要收集常量池和对类型卸载（效果不好）。

作用：用于存放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。内存不足时会抛出outofmemery异常。

（6）运行时常量池：是方法区的一部分，class文件中除了存放类的版本，字段，方法等信息外，还有一个常量池，存放编译期生成的字面量和符号引用。

作用：存放编译期生成的字面量和符号引用。（在类加载的加载阶段，虚拟机将二进制字节流加载进运行时数据区的方法区）

注意：直接内存，并不是java运行时数据区的一部分，但是也是频繁使用的，基于通道和缓冲区的IO方式。NIO； 内存不够会报 outofmemery异常。

  使用实例：下面通过 一个对象的创建过程 来看看虚拟机是怎样利用这些运行时数据区的：

当虚拟机遇到一个new指令时，首先到常量池中检查该符号引用（若找不到说明这个类没有加载到内存），并检查这个符号引用代表的类是否已经被加载，解析和初始化（若没有，则先进行类加载），然后在java堆中分配该对象所需的内存空间（对象的大小在类加载阶段确定的），然后对对象进行初始化工作。

对象内存分配方法：

指针碰撞法:   适合规整的内存；中间有个指针，使用的内存放指针的一边，未使用过的放另一边。

空闲列表法：适合不规整的内存，相互交错；维护一个列表，记录哪块内存可用。

内存是否规整取决于：垃圾回收算法

2、类加载的过程（类的加载机制）

类加载的过程分为 加载 ；验证；准备；解析；初始化；

（1）加载阶段：虚拟机通过累的全限定名找到对应的二进制流文件；  --- 》  将二进制流文件加载到运行时数据区的方法区；----》在堆中生成一个java.lang.class对象，作为堆中对象访问方法区的入口。

（2）连接阶段：包括验证、准备、解析（位置不固定）

验证：验证文件格式（是否符合定义规范，版本信息是否正确等）；元数据验证（对类的数据类型进行语义分析）； 字节码校验（对类的方法进行语义分析，是否安全）；

准备：为类变量分配内存，并设置初始值。初始化常量池中的静态变量为默认值（常量在 javac 编译时，已经生成了constValue值了，所以在准备阶段是将constantValue值赋给常量；

解析：将常量池内的符号引用转换成直接引用，直接关联内存；

（3）初始化（对类中的类变量和静态语句块赋值）

在网上关于java内存分配模型的讲解真的是数不胜数，其中的源头应该都是《深入理解java虚拟机》这本书吧。我吧这些总结起来，就是想做个记录，以后在面试前好好看看，能快速想起来。  

参考：《深入理解java虚拟机》

结合：http://www.cnblogs.com/hnrainll/archive/2013/11/06/3410042.html