前言
本系列博客为JVM学习笔记，记录一些JVM重要的知识点以及面试的高频考点，参考的书籍为《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》（第3版）
运行时数据区域
- 根据《Java虚拟机规范》的规定，Java虚拟机所管理的内存将会包括以下及格运行时数据区域
程序计数器
可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器
作用
它是程序控制流的指示器，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要以来这个计数器来完成。
多线程
Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换、分配处理器执行时间的方式来实现的，因此在任何一个确定的时刻，一个处理器（多核处理器则为一个内核）都只会执行一条线程中的指令。每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为”线程私有“内存。
Java虚拟机栈
Java方法执行的线程内存模型
Java虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个栈帧用于存储局部变量表（基本数据类型、对象引用类型reference和return Address类型）、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
局部变量表的存储空间以局部变量槽表示，long和double类型的数据会占用两个变量槽，其余类型占用一个。
本地方法栈
与虚拟机栈发挥的作用非常相似，区别是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用本地方法服务。
Java堆
此内存区域的唯一目的就是存放对象实例。
Java堆（Java Heap）是虚拟机所管理的内存中最大的一块，是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。
- Java堆是垃圾收集器（GC）管理的内存区域（GC堆）
- 所有线程共享的Java堆可以划分出多个线程私有的分配缓冲区（TLAB）
- Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，但在逻辑上应该被视为连续的。
方法区
方法区与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，用于存储已被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。
- 运行时常量池是方法区的一部分。
对象的创建过程
当Java虚拟机遇到一条字节码new指令时：
- 1）首先检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用
- 2）检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过
- 如果没有，需先执行相应的类加载过程
- 3）虚拟机将为新生对象分配内存（对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定）
- “指针碰撞”(Bump The Pointer)、“空闲列表” (Free List)P48
- 修改指针所指向的位置，在并发情况下也不是线程安全的
- ①CAS+失败重试
- ②为本地线程分配缓冲（TLAB） P49
- 将分配到的内存空间（不包括对象头）初始化为零
- 4）执行init()
对象的内存布局
对象在堆内存中的存储布局可以划分为三部分：
对象头(Header)、实例数据(Instance Data)和对其填充（Padding）
-
对象头
- 1）用于存储对象自身的运行时数据
- HashCode、GC分代年龄、锁状态标识、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等
- 2）类型指针
- Java虚拟机通过这个指针来确定该对象是哪个类的实例
- 1）用于存储对象自身的运行时数据
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实例数据
- 对象真正存储的有效信息，即我们所定义的各种类型的字段内容，无论是父类继承下来的，还是子类中定义的字段都会记录起来
- 相同宽度的字段总是被分配到一起存放
- 父类中定义的变量会出现在子类之前
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对其填充
- 虚拟机的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍
对象的访问定位
主流的访问方式
- 句柄访问对象
- 句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自具体的地址信息
- 直接指针访问对象
- reference中存储的直接就是对象地址
- 优缺点
- 使用句柄来访问最大好处是reference中存储的是稳定句柄地址，在对象移动时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要被修改。
- 使用直接指针访问的话，Java堆中对象的内存布局就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息。