JVM内存区域

运行时数据区域:

程序计数器、Java虚拟机栈、本地方法栈、堆、方法区
线程私有的:程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈
线程共享的:堆、方法区

程序计数器:

1、字节码解释器通过改变程序计数器来依次读取指令,从而实现代码的流程控制,如:顺序执行、选择、循环、异常处理。
2、在多线程的情况下,程序计数器用于记录当前线程执行的位置,从而当线程被切换回来的时候能够知道该线程上次运行到哪儿了。

Java 虚拟机栈

方法调用的数据需要通过栈进行传递,每一次方法调用都会有一个对应的栈帧被压入栈中,每一个方法调用结束后,都会有一个栈帧被弹出。
栈由一个个栈帧组成,而每个栈帧中都拥有:局部变量表、操作数栈、动态链接、方法返回地址

本地方法栈

本地方法栈则为虚拟机使用到的 Native 方法服务

Java 堆是所有线程共享的一块内存区域,在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例,几乎所有的对象实例以及数组都在这里分配内存。
Java 堆还可以细分为:新生代,老年代和直接内存
新生代: Eden 区,s0、s1。
大部分情况,对象都会首先在 Eden 区域分配,在一次新生代垃圾回收后,如果对象还存活,则会进入 S0 或者 S1,并且对象的年龄还会加 1(Eden 区->Survivor 区后对象的初始年龄变为 1),当它的年龄增加到一定程度(默认为 15 岁),就会被晋升到老年代中。
大对象直接在老年代中分配。大对象就是需要大量连续内存空间的对象(比如:字符串、数组)。

方法区

当虚拟机要使用一个类时,它需要读取并解析 Class 文件获取相关信息,再将信息存入到方法区。方法区会存储已被虚拟机加载的 类信息、字段信息、方法信息、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

常量池表会在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。

字符串常量池

Java 程序中通常会有大量的被创建的字符串等待回收,将字符串常量池放到堆中,能够更高效及时地回收字符串内存。

对象的创建过程

1、类加载检查:虚拟机遇到⼀条 new 指令时,⾸先将去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到这个类的符号引⽤,并且检查这个符号引⽤代表的类是否已被加载过、解析和初始化过。如果没有,那必须先执⾏相应的类加载过程。
2、分配内存:在类加载检查通过后,接下来虚拟机将为新生对象分配内存。 分配方式有 “指针碰撞” 和 “空闲列表” 两种。
指针碰撞 :
适用场合 :堆内存规整(即没有内存碎片)的情况下。
原理 :用过的内存全部整合到一边,没有用过的内存放在另一边,中间有一个分界指针,只需要向着没用过的内存方向将该指针移动对象内存大小位置即可。
使用该分配方式的 GC 收集器:Serial, ParNew
空闲列表 :
适用场合 : 堆内存不规整的情况下。
原理 :虚拟机会维护一个列表,该列表中会记录哪些内存块是可用的,在分配的时候,找一块儿足够大的内存块儿来划分给对象实例,最后更新列表记录。
使用该分配方式的 GC 收集器:CMS
内存分配并发问题:
CAS+失败重试: CAS 是乐观锁的一种实现方式。所谓乐观锁就是,每次不加锁而是假设没有冲突而去完成某项操作,如果因为冲突失败就重试,直到成功为止。虚拟机采用 CAS 配上失败重试的方式保证更新操作的原子性。
TLAB: 为每一个线程预先在 Eden 区分配一块儿内存,JVM 在给线程中的对象分配内存时,首先在 TLAB 分配,当对象大于 TLAB 中的剩余内存或 TLAB 的内存已用尽时,再采用上述的 CAS 进行内存分配。
3、初始化零值:内存分配完成后,虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值(不包括对象头),这⼀步操作保证了对象的实例字段在 Java 代码中可以不赋初始值就直接使⽤,程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。
4、设置对象头:初始化零值完成之后,虚拟机要对对象进⾏必要的设置,例如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中。
5、执⾏init⽅法:执⾏ new 指令之后会接着执⾏ ⽅法,把对象按照程序员的意愿进⾏初始化,这样⼀个真正可⽤的对象才算完全产⽣出来。

对象的内存布局

对象在内存中的布局可以分为 3 块区域:对象头、实例数据和对齐填充。
对象头包括两部分信息,第一部分用于存储对象自身的运行时数据,另一部分是类型指针,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。
实例数据部分是对象真正存储的有效信息,也是在程序中所定义的各种类型的字段内容。
对齐填充部分不是必然存在的,也没有什么特别的含义,仅仅起占位作用。

对象的访问定位

目前主流的访问方式有:使用句柄、直接指针。

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