Java-JVM（一）-图解自动内存管理机制
近期在读周志明老师的《深入理解Java虚拟机》现将我重点看的几个章节的知识总结一下，一来是对自己近期学习的知识做个记录，二来帮助其他小伙伴们快速了解下Java的JVM。此分类下的其他文章不会再重复此段内容。
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1.1运行时数据区域
Java虚拟机在执行程序的时候会把它管理的内存划分为若干个不同的数据区域，这些区域都有各自的用途，及创建和销毁的时间，有的区域随着虚拟机进程的启动而存在，有些区域是则是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁的。简单画了下它的动态与静态关系图：
此图的源文档可以在：https://download.csdn.net/download/wanglc7/10643599下载。
1.1.1程序计数器
是一块较小的内存空间，作用是可以看做当前线程所执行的字节码的行号指令器。由于虚拟机的多线程是通过轮流切换线程来实现的，所以在任何时间，一个处理器只会执行线程中的一条指令。字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支，循环，跳转，异常处理，线程恢复等基础功能都需要他来实现。看图可以知道各线程之间程序计数器是互不影响，独立存储的，所以是线程私有的。
1.1.2Java虚拟机栈
与程序计数器一样，Java虚拟机栈 也是线程私有的，他的生命周期和线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会同时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。每一个方法被调用直至执行完成的过程，对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
局部变量表：存放了编译期可知的各种数据类型（boolean，byte，char，short，int，float，long，double），对象引用（reference类型，他不等同于对象本身，根据不同的虚拟机实现，他可能是一个指向对象起始地址的引用指针。也可能是一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置，在上图中我画的是指针的方式，相当于new Obj（）时的存储位置）和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。在局部变量表中有一个概念为slot，一般的在32位的服务器中，一个slot为32为长度，在64位服务器中一般是64位长度，咱们现在主要说的是32位，大多数的数据类型占用一个slot，但是long，double则占用两个slot。
1.1.3本地方法栈
本地方法栈与虚拟机栈发挥的作用是非常相似的，区别则为虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的native方法服务。具体的虚拟机可以*实现它。甚至有的虚拟机（Sun HotSpot）就把虚拟机和本地方法栈合二为一了。
1.1.4Java堆
Java堆就是图片中最下方的区域，他和方法区一样都是线程共享的。
对于大多数应用来说，Java堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块，在虚拟机启动时创建。他的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，垃圾收集器的算法有很多种，对于一个Java堆来说，并不会只存在一种算法，就像上图中画出来的一样，新生代一般采用复制复制回收，老年代则采用标记回收算法。新生代在准确一点还会分为三块，Eden,S0和S1，具体的在以后的文章中再说。
1.1.5方法区
方法区也是线程共享的，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，在HotSport虚拟机上，也可以看做永久代，但本质上两者并不等价。
1.1.6运行时常量池
运行时常量池是方法区的一部分。class文件中除了有类的版本，字段，方法，接口等信息外，还有一项信息时常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。
运行时常量池相对于class文件常池的另外一个重要特性是具备动态性，Java语言并不要求常量一定只能在编译期产生，也就是并非预置入class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可能将新的常量放入池中，这种特性被开发人员利用的比较多的便是String类的intern()方法。
1.2对象访问
最简单的的对象访问也会至少涉及Java栈，Java堆积方法区这三个最重要的内存区，本文以HotSpot虚拟机（直接指针访问）为例：
Object obj = new Object();
这行代码中
1：Object obj这部分将会反映到Java栈的本地变量表中，作为一个reference类型数据出现。
2： new Object() 这部分将会反映到Java堆中，形成一块存储了Object类型所有*数据值的结构化内存，根据类型以及虚拟机实现的对象内存布局的不同，这块内存的长度是不固定的。在Java堆中还必须包含能查找到此对象类型数据的地址信息，这些类型数据则存储在方法区中。
上图中，使用直接指针访问方式，reference追踪直接存储的就是对象地址。
使用句柄与直接内存访问方式的优缺点：
句柄的好处是：reference中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动（看上图新生代发生GC时可知）时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要被修改。
直接指针的好处：速度快，节省了一次指针定位的时间开销。