Java内存区域

一、运行时数据区域

1、程序计数器
  当前线程所执行的字节码的行号指示器，线程私有，各个线程的计数器是独立的，互不影响，正在执行的是Native方法，计数器值为空。

2、Java虚拟机
    线程私有，Java方法执行的内存模型，每个方法执行都会创建一个栈帧，包括局部变量表，操作数，动态链接，方法出口等信息。每个方法的执行开始到结束完成，对应一个栈帧从虚拟机栈入栈到出栈的过程。
局部变量表：存放了编译器的各种基本类型和对象引用类型，64位的long和double类型占用2个局部变量空间，其他的类型都是一个。局部变量表所需的内存空间在编译期间已经确定，方法运行期间布局变量表大小不会发生改变。
异常：线程请求的深度大于虚拟机允许的深度，抛出StackOverflowError,虚拟机动态扩展，无法申请到足够的内存，抛出OutofMemeryError.

本地方法栈：和虚拟机栈类似

3、java 堆
       所有线程共享的内存区域，存放对象实例及数组，垃圾回收的主要区域，Java堆可以是物理上不连续的空间，逻辑上连续就可以了，大小即可固定，也可动态扩展，当堆中无法完成实例分配，也无法扩展时，抛出OutofMemeryError。

4、方法区域
      所有线程共享的区域，主要存储虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，编译器编译后的代码数据。
运行时的常量池：是方法区的一部分，类的文件中除了有类的版本信息，方法，字段，接口等信息外，还有一项信息，常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用。运行时的常量池，虚拟机规范没有做任何要求，不同的提供商可按需实现这块内存区域。

5、直接内存
 NIO类，可以使用Native函数库直接分配堆外内存，通过存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象对这块内存进行操作。

二、对象的创建
   1、当遇到一个new指令，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，检查符号引用所对应得类是否已加载，解析，初始化，如果没有，则进行类的加载过程。
   2、对象内存分配：类加载完成后，将为新生对象分配内存，对象所需内存空间在类加载完成时已确定大小。根据内存是否规整，内存分配分为两种方式：指针碰撞，空闲列表。
  指针碰撞：Java堆内存绝对的规整，用过的和空闲的内存各放一边，分配时只需移动指针即可。
  空闲列表：用过的和空闲的内存交错在一起，虚拟机通过维护一个列表，记录哪块内存是可用的， 当分配内存时，从列表中找出一块分配给对象，同时更新列表。
 对象的内存分配是一个很频繁的事情，仅仅是个指针修改的操作，在并发时也存在线程安全的问题，虚拟机通过两中方式解决：1、内存分配空间采用同步处理，虚拟机采用cas失败重试机制；2、把内存分配按线程分配在不同的空间中，即每个线程在Java堆中预先分配一块小内存，称为本地线程分配缓存。
3、初始化零值：虚拟机将对象分配的内存空间都初始化为零值，保证了对象的实例字段在java代码中不赋值也可以直接使用。
4、设置对象头：对对象进行必要的设置，如对象是哪个类的实例，如何能找到类的元数据信息，对象的哈希吗值，对象的GC分代年龄等信息，这些信息都设置在对象头中。
5、代码初始化：执行方法，把对象按照程序代码，进行初始化。

三、对象的内存布局
     对象内存布局分为3个区域：对象头，实例数据和对齐填充。
  对象头：包括两部分信息，一部分存储对象本身运行时的数据包括哈希码，GC分代年龄，锁状态标志，线程持有的锁等，另一部分，类型指针，通过这个指针确定对象是哪个类的实例。
   实例数据：对象真正的存储的有效信息，代码中定义的各种字段类型，包括从父类中继承下来的。
  对齐填充：因为对象的启始地址必须是8字节的整数倍，当对象的实例数据部分没有对齐时，需填充补齐。

四、对象的访问定位
  通过栈上的reference数据来操作堆上的具体数据，访问方式有使用句柄和指针两种。
  句柄：java堆会分配一块内存来作为句柄池，reference中存放的就是对象的句柄地址，句柄中包含了指向对象的实例数据和类型数据的地址信息。
 指针：reference中存储的直接是对象的地址。