JVM1 内存模型/对象访问定位

前言：
介绍JVM的内存模型和内存溢出异常

.java .class(字节码文件)

1. javac : 编译指令
2. Javadoc 指令：它从程序源代码中抽取类、方法、成员等注释形成一个和源代码配套的API帮助文档。也就是说，只要在编写程序时以一套特定的标签作注释，在程序编写完成后，通过Javadoc就可以同时形成程序的开发文档了。
   javadoc命令是用来生成自己API文档的，类或者方法上通过标记进行解释如：@Author。javadoc 会抽取这些标记，形成和源代码配套的API帮助文档。
   使用方式：使用命令行在目标文件所在目录输入javadoc +文件名.java。
3. javap :反汇编指令，可以进行反汇编查看编译之后的字节码文件
4. jar :java archive java 归档，包含了大量的Java类文件和相关数据文件

Java虚拟机向多语言虚拟机发展，可以在JVM上面运行的语言越来越多，并不只是Java

Java8 中添加了Lambda 更加适合于函数式编程（函数式编程更加适合于并行）

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一：JVM 的内存模型

JVM在内存中有一块自己的管理区域，执行时会将这块区域划分为不同的数据区，有些区域随JVM进程的启动而存在，有些区域则依赖用户线程的启动/结束而创建/销毁

1. 程序计数器(Program counter Register): 线程私有，相互独立，指向下一条将要执行的字节码
2. 虚拟机栈(VM stock) : 线程私有，与线程的生命周期相同。描述Java方法执行的内存模型：每个方法执行时会创建一个栈帧：用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接。方法的调用执行到结束就是一个栈帧入栈到出栈的过程
   局部变量表存储了编译时期可知的基本数据类型
3. 本地方法栈(Native Method stock):与虚拟机栈作用相似，VMStock 中是虚拟机执行的java 方法，Native Method Stock 是虚拟机执行的Native 方法。
4. Java 堆(java Heap)：虚拟机启动时创建，所有的对象实例，数组都要在对上面进行分配，也是垃圾收集管理的主要区域，GC堆（Garbage Collection Heap）,要求在内存中不一定物理连续，但是一定要逻辑连续
5. 方法区(Method Area)：存储被加载的类信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码
   这个区域的内存回收主要针对常量池的回收会对类型的卸载。

JVM的内存模型：

方法区中有一个重要的部分： 运行时常量池
JDK1.7 以前字符串常量池在Pergem区中(永久带)，大小固定，不能被垃圾回收，大量使用字符串native 方法intern 会造成（JDK1.6 以前常量池也在永久带中）
JDK1.7 以后虚拟机去永久化发展
JDK1.7 之后字符串常量区就在堆中，可以被垃圾回收

对象创建

虚拟机意见new 指令时，会先检查是否能在常量池中定义到一个类的符号引用，检查这个符号引用是否被加载，如果没有加载，要先加载类。
为对象实例分配内存空间，类加载之后就可以确定对象所需的内存空间

内存分配的方式

如果java 堆内存是绝对规整的，那么所有用过的内存放在一边，没有用过的放在一边，中间用一个指针作为分界指示器，分配内存就只是将指针向空闲的区域移动对象大小的空间，这叫 “指针碰壁”
如果Java堆内存不是规整的，那么虚拟机要维护一个列表，记录Java堆的内存使用情况，当为对象实例分配内存的时候，从列表中找一块适合的空间分配给对象，这叫 “空闲列表” 法
Java堆空间是否规整取决于垃圾收集器是否带有压缩整理功能
内存分时还要考虑，分配是否安全，以防出现，为A分配空间，指针还没来得及修改，B就使用了那片空间。解决方案，一是： 保证更新方式对的原子性；二是： 把内存的分配动作按照线程划分在不同的空间中进行，每个线程预先在Java堆中分配一个内存（TLBA），每个线程在自己的空间中完成对象的内存分配，只有当TLBA 用完并分配新的TLBA时，保证操作的原子性
内存分配之后，内存要将分配的内存空间进行初始化，如果使用TLBA，这个擦欧总可以提前到TLBA进行内存分配时执行，对象中的字段，进行对应类型的零值初始化。
在虚拟机的角度，对象的创建已经完成，但是在程序员的角度对象的创建才开始，new 指令之后，执行 方法，按照程序员的意愿对实例进行初始化。

对象的内存布局

对象自己的存储布局：对象头，实例数据，对齐填空

1. 对象头包含两部分：一是对象自己的运行时数据（哈希表，GC年龄带，锁状态标志，线程持有的锁…） 对象头中的数据是与对象自身定义的数据无关的数据。
   另一部分信息是类型指针，JVM 通过这个来确定这个对象是那个类的实例
2. 实例数据才是才是对象存储的真正有意义的数据，也是程序中定义的各种字段，包括自己的，从父类继承的。

JVM通过对象头的信息得到对象的大小。

对象的访问定位

JVM通过虚拟机栈中的reference 对对象进行访问。reference 只规定了一个引用但是并没有规定JVM如何通过这个引用去访问Java堆中的对象，

1. 带有句柄池，直接指针。reference 存储对象句柄的地址。
   
2. reference直接存储Java堆中对象的地址
   
   reference 直接指向对象实例数据，当的对象移动时（这在堆中十分常见）就需要修改reference 的值，但是这样的访问速度快
   使用句柄池，对象移动之后就只需要修改句柄池中指向对象实例数据的指针

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二：内存溢出异常：OutOfMenoryError

介绍内存溢出的另一个原因是为了，高清楚一些数据到底保存在JVM的那块区域

1. Java堆溢出
   堆中的对象太多，并且JVM没有进行垃圾回收就会出现溢出
2. 虚拟栈和本地方法栈的溢出
   1. 线程请求的深度大于JVM所允许的最大深度（StackOverFlower）,操作系统为每个线程分配的内存空间是有限制的，当该线程请求的栈内存大于这个限制就会抛出StackOverFlower
   2. 当有多个线程，虚拟机扩展栈时无法申请到空间（OutOfMenoryError）
   这虽是两种情况，但本质上是描述的一个问题。在单线程的情况下只会出现第一种情况的异常
3. 方法区溢出：方法去存放CLAss相关信息，类名，访问修饰符，运行时常量池，字段描述，方法描述等，大量的运行时产生的类填满这个区域就会产生溢出