《深入理解Java虚拟机》

2 Java内存区域与内存溢出异常

2.2 运行时数据区域

JVM运行时数据区.png

2.2.1 程序计数器

可以看做当前线程所执行的字节码的行号指示器。
线程私有。

2.2.2 Java虚拟机栈

描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。
局部变量表存放了编译器克制的各种基本数据类型（bolean, byte, char, short, int, float, long, double）、对象引用（reference类型）
线程私有，生命周期与线程相同。

2.2.3 本地方法栈

与Java虚拟机栈作用类似，区别是本地方发展为Native方法服务。

2.2.4 Java 堆

用于存放对象实例，几乎所有对象实例都这这里分配内存。
是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。
线程共享。

2.2.5 方法区

用于存储已被虚拟机加载的的类信息、常量、【静态变量】、及时编译器编译后的代码等数据。
线程共享。

3 垃圾收集器与内存分配策略

3.2 对象已死吗

3.2.1 引用计数算法

算法描述：给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它时，计数器值就+1；当引用失效时，计数器值就-1；任何时刻计数器为0的对象就是不可能被使用的。
实现简单，判定效率高，但是很难解决对象之间相互循环引用的问题。

3.2.2 可达性算法

可达性算法.png

基本思路：通过一系列成为GC Roots的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径成为引用链，当一个对象到GC Roots没有任何引用链时，则证明此对象是不可用的。如上图obj
5-7。

3.2.3 四种引用类型

1. 强引用
   Object o = new Object
   只要强引用还存在，垃圾回收期永远不会回收掉被引用的对象。
2. 软引用
   用SoftReference类来实现。将要发生内存溢出之前，会将这些对象列进回收范围之中。
3. 弱引用
   WeakReference
   被弱引用的对象只能生存到下一次垃圾回收发生之前。
   当垃圾收集器工作时，无论当前内存是否足够，都会回收掉只被弱引用关联的对象。
4. 虚引用
   是最弱的引用关系。一个对象是否有虚引用存在，完全不会对其生存构成影响，也无法通过虚引用来取得一个对象的实例。

3.3 垃圾搜集算法

3.3.1 标记-清除算法

标记-清除算法.png

首先标记出所有要回收的对象，在标记完成后统一回收被标记的对象。
不足：标记和清除两个过程效率都不高；标记清除之后会产生大量的不连续的内存碎片。

3.3.2 复制算法

复制算法.png

将内存按容量分为大小相等的两块，每次只是用其中一块，当一个内存用完了，就将还存活的对象复制到另一个块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。
运行简单高效，没有内存碎片。代价是可用内存缩小为了原来的一半。

3.3.3 标记整理算法

image.png

先标记要被清除的对象，然后让所有存过的对象都向一段移动，然后直接清理掉边界以外的内存。

3.3.4 分代收集算法

新生代用复制算法
老年代用标记清理或标记整理算法

7 虚拟机类加载机制

7.1 概述

虚拟机类加载机制 是指 虚拟机把描述类的数据从Class文件加载到内存，并对数据进行校验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java 类型。

7.2 类加载的时机

1. 遇到 new, getstatic, putstatic, invokestatic时，如果类没有被初始化，则先触发其初始化。
2. 使用java.lantg.reflect包的方法对类进行反射调用的时候，如果类没有被初始化，则先触发其初始化。
3. 初始化一个类时，如果其父类还没有进行过初始化， 则先出发其父类的初始化。
4. 当去你急启东市，用户需要制定一个要执行的主类（包含main()方法的那个类），虚拟机会先初始化这个主类。
5. 当使用JDK 1.7 的动态语言支持是，如果一个java.lang.invoke.MethodHandle实例最后的解析结果REF_getStatic, REF_putStatic, REF_invokeStatic的方法句柄，并且这个方法句柄所对应的类没有进行过初始化，则需要先出发其初始化。

• 对于静态字段，只有直接定义这个字段的类才会被初始化，因此通过其子类来引用父类中定义的静态字段，只会出发父类的初始化而不会出发子类的初始化。
• 通过数组定义类引用类，不会出发此类的初始化。
• 常量在编译阶段会存入调用类的常量池中，本质上并没有直接引用到定义常量的类，因此不会触发定义常量的类的初始化。

7.4 类的加载

7.4.1 类与类加载器

对于任意一个类，都需要由加载它的类加载器和这个类本身一同确立其在Java虚拟机中的唯一性，每一个类加载器，都拥有一个独立的类名称空间。通俗点讲：比较两个类是否相等，只有在这两个类是由容一个类加载器加载的前提下才有意义，否则，即使两个类来源于同一个Class文件，如果不是同一个加载器加载，它们也不相等。

7.4.2 双亲委派模型

类加载器：

1. 启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）， C++实现，是虚拟机的一部分，无法被Java程序直接引用。负责加载\lib， -Xbootclasspath指定路径 中的类库。
2. 扩展类加载器（Extension ClassLoader），Java实现，负责加载\lib\ext，java.ext.dirs指定的类库。开发者可以直接调用。

3. 应用程序类加载器（Application ClassLoader），Java实现，负责加载用户类路径（ClassPath）上所指定的类库，是程序默认的类加载器。可发者可以直接使用。

   
   
   类加载器双亲委派模型
   
   

   双亲委派模型的工作过程是：如果一个类加载器收到了类加载的请求，它首先把这个请求委派给父类加载器去完成，依次类推，只有当父加载器反馈自己无法完成这个加载请求（它的搜索范围中没有找到所需要的类）时，子加载器才会尝试自己去加载。

12 Java内存模型与线程

12.3 Java 内存模型

12.3.1 主内存与工作内存

线程、主内存、工作内存三者的交互关系

Java每条线程都有自己的工作内存，线程的工作内存中保存了被该线程使用到的变量的主内存副本拷贝。
线程对变量的所有操作（读取、赋值等）都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。不同线程之间也无法直接访问对方工作内存中的变量，线程间变量值的传递均需要通过主内存来完成。

12.3.3 对volatile型变量的特殊规则

当一个变量定义为volatile之后，它将具备两种特性：

1. 保证此变量对所有线程的可见性，当一条线程修改了这个变量的值，新值对于其它线程来说是立即得知的。volatile保证了新值能立即同步到主内存，以及每次用之前立即从主内存刷新。
2. 尽职指令重排序优化。