读书笔记之《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》

本篇带来的是周志明老师编写的《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》，十分硬核！

全书共分为 5 部分，围绕内存管理、执行子系统、程序编译与优化、高效并发等核心主题对JVM进行了全面而深入的分析，深刻揭示了JVM工作原理。

全书整体5个部分，十三章，共 358929 字。整体结构相当清晰，以至于写读书笔记的时候无从摘抄（甚至想把全书复述一遍），以下是全书第二部分的内容，望读者细细品尝！

一、第一部分 走进Java

第一部分介绍了关于 Java 的技术体系与发展史，谈及未来。该部分内容不做摘抄，直接进入核心主题。

二、第二部分 自动内存管理机制

Java 与 C++ 之间有一堵由内存动态分配和垃圾收集技术所围成的“高墙”，墙外面的人想进去，墙里面的人却想出来。

第二章 Java内存区域与内存溢出异常

对于 Java 程序员来说是幸福的也是可悲的，在虚拟机自动内存管理机制的帮助下不需要为每一个 new 操作去写配对的 delete/ free 代码，不容易出现内存泄露和内存溢出问题，但是在内存管理领域中，C或 C++，既是拥有最高权力的 "皇帝" 又是从事最基础工作的 "劳动人民"。

1）运行时数据区域

Java 虚拟机在执行 Java 程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域.

1. 程序计数器

这是一块较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器

为了线程切换后能够恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，线程私有****。

此内存区域是唯一一个在 Java 虚拟机规范中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

1. 虚拟机栈

与程序计数器一样，Java 虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机描述的是 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. 本地方法栈

与虚拟机栈十分相似，主要的区别在于虚拟机栈是为虚拟机执行 Java 方法服务，而本地方法栈是为虚拟机使用到的 Native 方法服务。

与虚拟机栈一样的是：本地方法栈也会抛出 StackOverFlowError 和 OutOfMemoryError 异常

3. Java 堆

Java 堆是 Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java 堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。

此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都会在这里进行内存分配。

Java 堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也会称为 GC 堆 ，因此还可以细分为：新生代和老年代，而新生代中又可以细致为 Eden空间、From Survivor 空间、To Survivor 空间等。

4. 方法区

方法区与 Java 堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

永久代与方法区，本质上两者并不等价

HotSpot 虚拟机设计团队会利用 永久代 来实现方法区，这样 HotSpot 的垃圾收集器就可以像 Java 堆那样管理这部分内存，能够省去专门为方法区编写内存管理代码的工作。

Java 虚拟机规范对方法区的限制非常宽松，除了和 Java 堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小，还可以选择不实现垃圾收集。

并非数据进入了方法区就如永久代的名字一样“永久”存在了。这区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载，一般来说，这个区域的回收“成绩”比较难以令人满意，尤其是类型的卸载，条件相当苛刻，但是这部分区域的回收确实是必要的

2）扩展说明

1. 运行时常量池

运行时常量是方法区的一部分。用于存放 编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内存将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

运行时常量池相对于 Class 文件常量池的另外一个重要特征是具备 动态性（并不要求常量一定只有编译期才能产生，运行期间也可以将新的常量存入池中）

运行时常量池是 方法区 的一部分，当常量池无法再申请到内存时也会抛出 OutOfMemoryError 异常。

1. 直接内存

直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是 Java 虚拟机规范中定义的内存区域，但这部分也会导致 OutOfMemoryError 异常。

在Java1.4 引入的 NIO，是一种基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的 I/O 方式，可以使用 Native 函数库直接分配 堆外内存，避免了在 Java 堆和 Native 堆中来回复制数据，可以在一些场景中显著提高性能。

直接内存的分配不会受到 Java 堆大小的限制，但还是会受到本机总内存大小以及处理器寻址空间的限制。

3）HotSpot 虚拟机对象探秘

1. 对象的创建

众所周知，对象的创建通常是使用 new 关键字生成的

虚拟机遇到一条 new 指令时，首先将去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，并且检查该符号引用是否已经被加载、解析和初始化（类加载的过程）。如果没有，则必须先执行相应的类加载过程。

在类加载检查通过后，虚拟机将为新生对象分配内存，对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定，为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从 Java 堆中划分出来。

分配内存仅仅是把那个指针向空闲空间那边挪动一段与对象大小相等的距离，这种分配的方式称为 指针碰撞。（虚拟机必须维护一个列表，记录哪些内存块是可用的，在分配的时候就从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例，这种分配方式称为空闲列表）

当然，创建对象还需要考虑 并发问题，有可能给对象 A 分配内存，指针