JVM内存模型-入门到精通

1、JVM内存模型主要分为两类，线程共享和线程私有。

线程共享：方法区、堆

线程私有：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈

 

方法区：线程共享的内存区域，主要存放类信息，常量，静态变量。其中运行时常量池（常量池）也是在方法区内，常量池中主要存放字面量和符号引用

 

堆：JVM管理内存的最大一块内存空间，存放实例对象、数组。线程私有缓冲区（TALB）也是在堆上面的，但和堆内存互不影响。在随着JIT编译器的发展，并不是所有实例对象和数组一定是存放在堆内存上面。参考（逃逸分析、栈上分配、标量替换）优化技术。

 

程序计数器：线程的字节码执行的行号指示器，用来记录线程下一步的执行指令。字节码解释器会根据程序计数器中的值来获取线程下一条执行指令，也是整个内存空间中唯一一个不会抛出OOM异常的内存区域。

 

虚拟机栈：虚拟机栈也就是我们常说的栈内存，主要存放局部变量表、操作栈帧、动态链接、方法出口等信息。局部变量表中存放基础类型数据，对象引用，其中long和double类型占两个局部变量空间，其余类型占一个局部变量空间。

 

本地方法栈：本地方法栈中存什么我也不知道，(⊙o⊙)…如果面试被问到我觉得那个人脑子有问题......存储的内容没有强制规定，有虚拟机自由实现。主要是为虚拟机调用native方法服务的。

 

 

JVM内存模型中，除了程序计数器外其余内存空间都会抛出OOM异常。其中栈内存还会抛出StackOverflowError异常。

 

 

 

 

2、 JVM创建对象过程

 

使用new关键字来实例化一个对象的时候，JVM会去常量表中定位到这个类的符号引用，然后会去检查这个符号引用所代表的类有没有被加载、分析、初始化过，如果没有，则启动类加载器来加载，执行相应的类加载过程。然后在堆内存上开辟一块空间，优先在新生代的Eden区域开辟，由于在类加载编译过程中，类的内存空间大小已经是预知的，所以根据预知的空间大小来开辟。如果Eden区域没有相应的空间大小，则向后移动内存空间区域（指的时Survivor或者老年代内存区域）。如果还是没有内存区域，则执行垃圾回收器进行内存回收，如果垃圾回收器回收后依然没有足够的内存空间（这里的垃圾回收器指的时CMS或者G1），则执行Full GC，如果还是没有，则抛出OOM异常，实例化对象失败。划分内存的方式有两种，一种是指针碰撞，一种是空闲列表，至于采用何种方式，取决于GC的类型。为了避免多线程并发的安全问题，JVM提供两种解决方式，一种是CAS操作加失败重试机制，另外一种是把内存按线程来划分到不同的内存空间，即本地线程缓冲区（TALB）。创建好对象以后，进行初始化，默认值都为零，在JVM的角度看来，对象已经创建成功，但是在程序角度看来，对象还未创建成功，才刚刚开始，接下去会执行初始化方法，进行对象初始化。完成真正意义上的对象创建

 

3、 对象的内存布局

对象存储的布局可以分为3快空间， 对象头， 实例数据， 填充对齐。

对象头：对象头包含两部分， 第一部分Mark Work，用于存储对象自身信息，例如hash code,GC分代年龄，锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向锁时间戳等，如果对象是一个JAVA数组，那么对象头中还有一块用于存储数组长度的数据。

第二部分为类型指针，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。

第二部分：实例数据部分是对象真正存储的有效信息，也就是程序代码中定义的各种类型的字段信息。无论父类还是子类信息，都会记录下来。这部分存储顺序会受到虚拟机分配策略参数（FieldsAllocationStyle）和字段在JAVA源码中定义顺序的影响。

第三部分：填充对齐...不做过多解释，自己查资料。

 

4、对象的访问定位

栈内存上的reference数据是指向对象的引用，目前主流的访问方式有两种, 句柄和 直接指针。

句柄：在JAVA堆内存上划分出一块内存做为句柄池，reference数据中存储的就是对象在句柄池中的地址，而在句柄中包含了对象的实例数据和类型数据地址，分别指向实例池和方法区的对象类型数据。

直接指针：直接存放实例对象的地址。而java堆对象一部分存储了对象实例数据，另外一部分存储了对象类型数据。