JVM内存模型及对象的生死

1 JVM内存划分

2 分区

JVM 内存区域主要分为线程私有区域【程序计数器、虚拟机栈、本地方法区】、线程共享区域【JAVA 堆、方法区】、直接内存。

2.1 程序计数器

一块较小的内存空间, 是当前线程所执行的字节码的行号指示器，每条线程都要有一个独立的程序计数器，这类内存也称为“线程私有”的内存。
正在执行 java 方法的话，计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址（当前指令的地址）。如果还是 Native 方法，则为空。
这个内存区域是唯一一个在虚拟机中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

2.2 虚拟机栈

是描述 java 方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、
方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

2.3 本地方法区

本地方法区和 Java Stack 作用类似, 区别是虚拟机栈为执行 Java 方法服务, 而本地方法栈则为Native 方法服务,
如果一个 VM 实现使用 C-linkage 模型来支持 Native 调用, 那么该栈将会是一个C栈，但 HotSpot VM 直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。

2.4 堆-运行时数据区

是被线程共享的一块内存区域，创建的对象和数组都保存在 Java 堆内存中，也是垃圾收集器进行垃圾收集的最重要的内存区域。由于现代 VM 采用分代收集算法, 因此 Java 堆从 GC 的角度还可以细分为: 新生代(Eden 区、From Survivor(S0) 区和 To Survivor (S1)区)和老年代。

2.5 方法区

即我们常说的永久代(Permanent Generation), 用于存储被 JVM 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. HotSpot VM把 GC分代收集扩展至方法区, 即使用Java堆的永久代来实现方法区, 这样 HotSpot 的垃圾收集器就可以像管理 Java 堆一样管理这部分内存, 而不必为方法区开发专门的内存管理器(永久带的内存回收的主要目标是针对常量池的回收和类型的卸载, 因此收益一般很小)。
运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。Class 文件中除了有类的版
本、字段、方法、接口等描述等信息外，还有一项信息是常量池 。

1.7之后已经移除了永久代，而是元空间

元空间的本质和永久代类似，都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。因此，默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制，但可以通过以下参数来指定元空间的大小：

• -XX:MetaspaceSize，初始空间大小，达到该值就会触发垃圾收集进行类型卸载，同时GC会对该值进行调整：如果释放了大量的空间，就适当降低该值；如果释放了很少的空间，那么在不超过MaxMetaspaceSize时，适当提高该值。
• -XX:MaxMetaspaceSize，最大空间，默认是没有限制的。
• -XX:MinMetaspaceFreeRatio，在GC之后，最小的Metaspace剩余空间容量的百分比，减少为分配空间所导致的垃圾收集
• -XX:MaxMetaspaceFreeRatio，在GC之后，最大的Metaspace剩余空间容量的百分比，减少为释放空间所导致的垃圾收集

3 JVM基础

3.1 对象的创建

对于内存不规整的情况，容易发生指针碰撞

对于内存规整的情况，容易产生空闲列表

3.2 对象内存布局

• 对象头（Mark Word）：存储对象自身的运行时数据，如哈希码，GC分带年龄，锁状态标志，线程持有的锁，偏向线程ID，偏向时间戳。
  数据长度在32位和64位虚拟机中分别为32bit和64bit。另外一部分是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针。
• 实例数据：真正的有效信息，定义的各种类型字段的内容，父类继承的也会记录。
• 对齐填充：不是必然存在的，HotSpot要求对象起始地址（对象大小）必须是8的倍数，对象头部分刚好是1倍或2倍，因此当实例数据部分没对齐时，就需要自动填充来补齐。

3.3 对象是否存活

• 引用计数法：给对象添加一个引用计数器，有一个引用加1，引用失效时减1，计数器为0则对象不再被使用。缺点无法解决循环引用的问题。
• 可达性分析法：通过一系列的“GC Roots”的对象作为起始点，往下搜索，当一个对象到达GC Roots没有任何引用链相连，则对象不可用，可回收。

GC Roots：

• 虚拟机栈（栈针中的本地变量表）中引用的对象
• 方法区中的类静态属性引用的对象
• 方法区中常量引用的对象
• 本地方法栈中JNI（Native方法）引用的对象

3.4 对象的生或死

在可达性分析算法中的不可达对象，也不是非死不可，宣告一个对象的死亡，至少要经过两次标记过程，没有引用链的对象，
会进行第一次标记并且筛选，筛选条件是此对象是否有必要执行finalize()方法。当对象没有覆盖finalize()方法或者虚拟机已经执行过，
则视为没必要执行。finalize()只会被系统调用一次。对象有可能在finalize方法中被拯救。

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