《深入理解java虚拟机》读书笔记（一）java内存模型和对象探秘

在看书学习的过程中，我把书上的知识做了一下笔记，并且根据自己的理解总结一些知识点，方便以后复习，也希望能给一起学习的有需要的朋友们一些帮助。如果有写得不对的地方，欢迎大家指正。

1、概述

在java中，我们很少关注内存泄漏和内存溢出的问题，java虚拟机帮助我们自动进行内存管理。但是如果一旦出现问题，如果不了解虚拟机是怎么工作的，那么修正问题将会变得非常困难。

2、运行时数据区

java虚拟机在执行java程序的过程中把它所管理的内存分为若干个不同的数据区：

按照是否线程共享来进行分类：

线程共享：方法区、堆。

线程私有：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈。

下面来对它们进行逐一介绍

2.1、程序计数器

程序计数器是一块比较小的内存区域。

线程私有。

字节码解释器通过改变程序计数器的值来选择下一条字节码指令。

线程切换完成后需要恢复到正确的执行位置，所以每个线程都需要一个程序计数器。

如果线程运行的是一个java方法，程序计数器保存的是字节码指令的地址。

如果线程运行的是一个本地(native)方法，程序计数器为空。

2.2、java虚拟机栈

线程私有。

每个java方法被执行，虚拟机都会创建一个栈帧。

栈帧由局部变量表、操作数栈、动态连接、方法入口组成。

每个java方法从开始执行到结束的过程，对应着一个栈帧入栈和出栈的过程。

局部变量表存储基本数据类型、对象引用、returnAddress类型(指向一条字节码指定的地址)。

基本数据类型由局部变量槽存储。

除了long和double类型的数据占两个局部变量槽，其他基本数据类型的数据都只占一个。

局部变量槽的数量在进入方法时就确定了。

每个变量槽有多大由虚拟机决定(一个变量槽占32比特或64比特或者其他数量)。

2.3、本地方法栈

为本地方法(native方法)服务。

有的虚拟机将本地方法栈和虚拟机栈合而为一，比如Hotspot虚拟机。

2.4、堆

线程共享。

存放对象实例(包括数组)。

堆可以处于逻辑上连续，物理上不连续的内存空间。

可以固定大小，也可以选择可扩展，由虚拟机决定。不过主流虚拟机的堆大小都是可扩的。

2.5、方法区

线程共享。

存放加载的类型信息、常量池、静态变量、代码缓存。

内存回收目标：常量池和类型信息。

使用元空间(使用本地内存)实现方法区。

2.6、运行时常量池

属于方法区。

存放字面量、符号引用、直接引用。

3、HotSpot对象探秘

3.1、对象的创建

过程：

在遇到new关键字之后，会发生以下这些行为：

1、在常量池中查找对应对象的类型信息。

2、分配内存。

3、初始化零值。

4、初始化对象头信息。

5、执行构造函数。

下面进行详细说明。

第一步：看能否在常量池中找到这个对象对应的类(Class)的符号引用，并且检查类是否被加载、解析、初始化。

如果有一个条件不满足，就执行类加载过程。

第二步：将堆内存划分一块给对象使用。对象的大小在类加载完成后就确定了。

如果堆的内存是规整的，则采用"指针碰撞"方式分配内存。如果不规整则采用"空闲列表"的方式。

堆的内存是否规整由垃圾收集器是否有空间压缩整理能力决定。

指针碰撞：空闲的内存放一边，已经被使用的内存放一边，中间维护一个指针。给一个新对象分配内存，只需要把指针向已经使用的内存那边移动对应对象的大小即可。多线程情况下有同步问题。

空闲列表：列表维护着可用内存的信息，给对象分配内存之后，更新列表的信息。

第三步：给实例变量赋零值。

第四步：设置对象头信息，包括类型指针和自身的运行时数据(哈希码、GC分代年龄、线程持有的锁等)。

第五步：执行构造函数，按照我们的意愿赋值。

3.2、对象的内存布局

对象由对象头、实例数据、对齐填充三部分组成。

对象头：包括类型指针和对象自身的运行时数据。类型指针指向类的元数据，确定对象是哪个类的实例。自身的运行时数据包括哈希码、GC分代年龄、线程持有的锁等。如果是数组还要记录数组的长度。

实例数据：就是属性。包括父类和子类自身的属性。

对齐填充：不是必然存在的。就起一个占位符的作用。任何对象的大小都必须是8字节的整数倍，对象头是8字节的整数倍，所以如果实例数据部分不是8字节的整数倍，就需要占位符进行填充。