JVM各个区域对应到类中解释。以及jdk8和jdk8之前 成员变量、静态变量、局部变量变化。final修饰变量的细节

jvm栈、本地方法栈、程序计数器为线程隔离的数据区，方法区、堆为线程共有

 

 

java虚拟机栈

• 对于虚拟机栈是线程私有的，，它主要由 局部变量表 、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每个方法对应着一个栈帧在虚拟机中从入栈到出栈的过程。
• 局部变量表存放了编译器可知的各种java虚拟机基本数据类型（boolean ,byte char,short int float long double）、对象引用（reference），对于对象引用，（比如新建一个对象，将其赋值给局部变量，局部变量存于栈帧的局部变量表 中，而对象存于堆中，则从这个变量指向这个对象的指针存于局部变量表中，也可能是指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置）和 指向字节码指令的地址。对于这些类型在局部变量表中存储空间一变量槽表示，局部表在编译期间可以确认大小。
• 何时抛stackOverflowError？答：当线程请求站深度大于虚拟机允许的深度抛出（hotspot的jvm是不动态扩展栈容量）

本地方法栈

• 简言就是为本地方法服务的栈hotspot将其与虚拟机栈合二为一。

java堆

• 线程共享的，几乎存储的是对象的是对象的实例和数组。也是GC垃圾回收的重点区域
• 因为主流垃圾回收期基于分代收集理论所以将堆分为

             新生代、老年代、永久区、eden空间、From Servivor和to Servivor空间。它并不是java虚拟机规范细分的，而是由于垃圾收集器设计风格共同特写的叫法。

• 如果栈没有内存完成实例分配并且无法扩展就会抛出 outOfmemoryError(OOM)
• 通过 -Xmx最大堆大小 -Xms 初始堆大小 -Xmn年轻代大小
• jdk8以后常量池以及静态成员变量以及全局变量（成员变量）放入到堆中
• jdk8前实例变量随着new创建对象存放在堆中，静态变量又叫类变量，只会随着类的加载被存放到方法区中的静态区中！

方法区

• 方法区是JVM的规范，永久代(元空间)是方法区的具体实现
• 是线程共享，主要存储被虚拟机加载类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译的缓存等。
• jdk7将字符串常量池移到堆中，运行时常量池还在永久代中
• jdk8后使用元空间完全替换掉了永久代，元空间存储类信息，使用物理内存而永久代使用虚拟机内存，这样做的目的是防止永久代内存溢出。另一部分被划到了堆中，将原来用永久代存储的成员变量（静态和非静态）、常量、常量池放入堆中。
• 方法区又被称为静态区，是线程共享的区域。用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量。运行时常量池是方法区的一部分。
• 对于HotSpot来说，Class对象比较特殊，它虽然是对象，但是存储在方法区内。

常量池

https://cloud.tencent.com/developer/article/1450501

• 是方法区的一部分，Class文件中除了有类版本字段方法、接口描述信息外还有常量池。
• 运行时常量池存放在方法区中（不是运行时产生的新的变量，例如 String.intern()才会放入运行常量）
• JVM常量池主要分为Class文件常量池、运行时常量池，全局字符串常量池，以及基本类型包装类对象常量池。
• 用于存放编译器生成的各种字面量（private String a="www"，www则为字面量）与符号引用，还保存符号引用翻译来的直接引用也保存。

   引用

•   符号引用：在二进制数据中，包含了堆其他类/接口/类方法的符号引用，他由方法的全名和相关描述符组成。
•   直接引用：将符号引用在解析阶段替换为指针，这个指针指向另外类/方法的内存位置。这个指针就是直接引用

 

直接内存

在jdk4后引入Nio基于通道和缓冲区的I/O方式，直接虚拟机与物理内存直接交易，减少java堆和native堆之间来回赋值。提高性能。

• 一个线程中方法的调用链可能会很长，很多方法都同时处于执行状态。对于JVM执行引擎来说，在在活动线程中，只有位于JVM虚拟机栈栈顶的元素才是有效的，即称为当前栈帧，与这个栈帧相关连的方法称为当前方法，定义这个方法的类叫做当前类。
• 执行引擎运行的所有字节码指令都只针对当前栈帧进行操作。如果当前方法调用了其他方法，或者当前方法执行结束，那这个方法的栈帧就不再是当前栈帧了。
• 调用新的方法时，新的栈帧也会随之创建。并且随着程序控制权转移到新方法，新的栈帧成为了当前栈帧。方法返回之际，原栈帧会返回方法的执行结果给之前的栈帧(返回给方法调用者)，随后虚拟机将会丢弃此栈帧。

对象和引用

    对象

在HotSpot虚拟机中，对象在内存中的布局分为3部分：对象头、实例数据、对齐填充。

1. 对象头：分为两部分。①第一部分存储对象的运行时数据，如哈希码、GC分代年龄、状态标志。②类型指针，即对象指向他自己的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定对象是哪个类的实例。

2.实例数据：存储对象的真正的有效信息，也就是程序代码中所定义的字段内容。

3.对齐填充：HotSpot虚拟机中规定，对象头的起始地址必须是8的倍数，当实例数据长度不齐的时候需要对齐填充来补全。

   引用

创建引用的时候可以指定关联的引用队列，当GC释放对象内存的时候，会将引用加入到引用队列中。引用队列中的对象在内存被回收之前会采取一些机制，类似于与后置通知。

• 强引用。new出来的，只要引用在，其对象就不会被回收。
• 软引用。内存不够时才进行回收。比如浏览器中的后退功能，打开新页面时，把旧页面的引用置为软引用。
• 弱引用。每次GC时都会被回收。
• 虚引用。get方法总是返回null。GC时不会被立马清除，会被放入引用队列，做一些后置工作。且必须和引用队列一起使用。

访问对象的方式

通过句柄访问对象

 

优点：reference存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动（垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为）时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要改变。

缺点：增加了一次指针定位的时间开销。

通过直接指针访问对象（HotSpot使用的方式）

 

优点：节省了一次指针定位的开销。

缺点：在对象被移动时reference本身需要被修改。

final 修饰的成员变量

赋值问题

• 对于方法内的局部变量，final修饰的只能赋值一次
• 实例变量可以在构造方法中赋值，并且只能赋值一次
• 对于静态常量，可以直接赋值，或者静态代码块赋值

public class FinalDemo {
    void doSomething() {
        // 没有在声明的同时赋值
        final int e;
        // 只能赋值一次
        e = 100;
        System.out.print(e);
        // 声明的同时赋值
        final int f = 200;
    }
    // 实例常量
    final int a = 5; // 直接赋值
    final int b; // 空白final变量
    // 静态常量
    final static int c = 12;// 直接赋值
    final static int d; // 空白final变量
    // 静态代码块
    static {
        // 初始化静态变量
        d = 32;
    }
    // 构造方法
    FinalDemo() {
        // 初始化实例变量
        b = 3;
        // 第二次赋值，会发生编译错误
        // b = 4;
    }
}

对于线程共享问题

• java基本类型的变量使用final修饰，会直接在复制一份到调用类的栈中，保证线程安全并提升速度。引用类型则需要使用GETSTATIC获取