概述

Java程序员不需要自己去手动释放内存，而C、C++程序员就需要自己去操作了，原因是Java虚拟机帮我们完成了这个动作，所以我们也要了解jvm的机制，这样出问题后才会知道它到底是什么情况。本章介绍JVM内存各个区域。

运行时数据区域

根据《Java虚拟机规范（Java SE 7 版）》规定，Java虚拟机的内存包括以下几个运行时数据区域

程序计数器

此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。Java虚拟机的多线程是通过线程切换并分配处理器执行时间的方式实现，程序计数器的作用就是记住当前线程执行到哪里。
当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解释器就是改变当前程序计数器的行号来工作

Java虚拟机栈

英文名为 Java virtual machine stacks ，线程私有,生命周期与线程相同
每个方法在执行的时候都会创建一个栈帧（Stack Frame），方法从调用到执行的过程对应着栈帧的入栈和出栈。
栈帧的概念：用来存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口登信息。
局部变量表：存储的是编译器可知的各种基本数据类型和对象引用、returnAddress类型等，所需的内存在编译期完成分配
异常：
1. 请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，抛出StackOverflowError异常
2. 如果虚拟机栈可动态扩展时，申请不到足够的内存，抛出OutOfMemoryError异常

本地方法栈

本地方法栈和Java虚拟机栈的功能一样，只不过本地方法栈的方法是native方法

Java堆

Java虚拟机内存中最大的一块，存储对象实例和数组，线程共享区域。垃圾收集器管理的主要区域，也称GC堆。
可以处于物理上不连续的内存空间中，逻辑连续。
通过-Xmx和-Xms控制，若在堆中没有内存完成实例分配也无法扩展堆，将抛出OutOfMemoryError异常

方法区

线程共享内存，存储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，别名 Non-Heap（非堆）
内存回收针对的主要目标为常量池的回收和对类型的卸载（条件苛刻）
方法区无法满足内存分配需求，抛出OutOfMemoryError异常

运行时常量池

Runtime Constant Pool 方法区一部分，存放编译期生成的各种字面量和符号引用，运行期间也可能将新的常量放入池中
无法申请到内存时，抛出OutOfMemoryError异常

直接内存

Direct Memory不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是虚拟机规范中定义的内存区域，但这部分内存也被频繁使用，也可导致OutOfMemoryError异常。
JDK1.4 新加入NIO，一种基于通道与缓冲区的I/O方式，可以使用native函数库直接分配堆外内存，然后通过DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作，避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。

hotspot虚拟机对象探秘

对象的创建

java堆中分配内存的方法：指针碰撞（Bump the Pointer)、空闲列表（Free List）
并发操作指针非线程安全解决方案：①对分配内存空间的动作同步锁定处理、②将内存分配的动作按照线程话费到不同空间，即Thread Local Allocation Buffer，TLAB分配完并分配新的TLAB时，才需要同步锁定，虚拟机是否使用TLAB，通过-XX:+/-UseTLAB参数来设定

对象的内存布局

三块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）、对齐填充（Padding）
- 对象头
1. 官方称为Mark Word，长度在32和64位的虚拟机中分别为32bit和64bit。存储对象自身运行时数据，如哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等。因为需要存储很多的数据，所以其被设计成一个非固定数据结构，以便利用更多的空间，其根据对象状态复用当前空间
2. 类型指针，对象指向其类元数据的指针，确定此对象为哪个类的实例。若对象为java数组，对象头中还要有一块用于记录数组长度的区域
- 实例数据
对象真正存储的有效信息，即各种类型字段类容，无论是父类还是子类的，都要记录下来
- 对齐填充
不是必然存在的。占位符的作用。HotSpot VM自动内存管理系统要求对象起始地址必须为8字节的整数倍，对象头正好为8的整数倍，因此当实例数据没有对齐时需要自动补全来完成。

对象的访问定位

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Java虚拟机规范中没有定义此引用该如何实现，所以实现方式也是随虚拟机变化的。
主流的访问方式有：

• 使用句柄
  

• 直接指针
  

使用句柄访问的好处是当对象变动时，reference无需修改，只改变到对象实例的指针就行
使用直接指针的好处是，访问对象时比较快

未完，有时间继续