2020-11-13

《深入理解java 虚拟机：JVM高级特性及最佳实践》 知识记录：

 

2.1 JVM在执行java程序的过程中管理的内存分为了以下几个运行时数据区域：

方法去（method area）堆（heap）  --- > 由所有线程共享的数据区

  虚拟机栈（VM stack） 本地方法栈（native method stack） 程序计数器（program counter register） --> 线程隔离的数据区

程序计数器： 是一块比较小的内存空间，是当前线程执行的字节码的行号指示器。通过改变该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、调整、异常处理、线程恢复等基础功能都依赖该计数器来完成。

虚拟机栈：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame)[插图]用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。

堆：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在这里分配内存。垃圾收集器管理的主要区域，又称为GC堆。

方法区（Method Area）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。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做Non-Heap（非堆），目的应该是与Java堆区分开来。

运行时常量池（Runtime Constant Pool）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，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。具备动态性，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得比较多的便是String类的intern()方法。

 

2.2 new 对象其实就是在堆上分配一个对象大小的空间，堆有绝对规整的（连续空间，一边是已分配空间，另一边是空闲内存，中间有指针表示分界点），也可能是不规整的，（已使用及空闲内存是相互交错的，虚拟机维护一个列表，记录可用区域）。对于频繁创建对象的情况，分配内存不是线程安全的。解决这个问题有两种方案，一种是对分配内存空间的动作进行同步处理-实际上虚拟机采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性。另一种是把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行，即每个线程在Java堆中预先分配一小块内存，称为本地线程分配缓冲（Thread Local AllocationBuffer，TLAB）。哪个线程要分配内存，就在哪个线程的TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB时，才需要同步锁定。

 

2.3 对象方位定位：java程序是通过栈上的reference数据来操作堆上的对象。reference具体如何实现java虚拟机规范未定义，目前主流访问方式有两种：使用句柄和直接指针。

句柄：优点：稳定性好，GC时移动对象实例位置比较常见，只要改句柄就可以了。缺点：多占空间，会较少成多

直接指针：省空间，速度更快

2.4 虚拟机内存的其他几个运行时区域都有发生OutOfMemoryError（下文称OOM）异常的可能。

在单个线程下，无论是由于栈帧太大还是虚拟机栈容量太小，当内存无法分配的时候，虚拟机抛出的都是StackOverflowError异常。

如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，将抛出StackOverflowError异常。

如果虚拟机在扩展栈时无法申请到足够的内存空间，则抛出OutOfMemoryError异常。

 

2.5 操作系统分配给每个进程的内存是有限制的，譬如32位的Windows限制为2GB。虚拟机提供了参数来控制Java堆和方法区的这两部分内存的最大值。剩余的内存为2GB（操作系统限制）减去Xmx（最大堆容量），再减去MaxPermSize（最大方法区容量），程序计数器消耗内存很小，可以忽略掉。如果虚拟机进程本身耗费的内存不计算在内，剩下的内存就由虚拟机栈和本地方法栈“瓜分”了。每个线程分配到的栈容量越大，可以建立的线程数量自然就越少，建立线程时就越容易把剩下的内存耗尽。

2.6 String.intern()是一个Native方法，它的作用是：如果字符串常量池中已经包含一个等于此String对象的字符串，则返回代表池中这个字符串的String对象；否则，将此String对象包含的字符串添加到常量池中，并且返回此String对象的引用。在JDK 1.6中，intern()方法会把首次遇到的字符串实例复制到永久代中，返回的也是永久代中这个字符串实例的引用，而由StringBuilder创建的字符串实例在Java堆上，所以必然不是同一个引用，将返回false。而JDK 1.7（以及部分其他虚拟机，例如JRockit）的intern()实现不会再复制实例，只是在常量池中记录首次出现的实例引用，因此intern()返回的引用和由StringBuilder创建的那个字符串实例是同一个。对str2比较返回false是因为“java”这个字符串在执行StringBuilder.toString()之前已经出现过，字符串常量池中已经有它的引用了，不符合“首次出现”的原则，而“计算机软件”这个字符串则是首次出现的，因此返回true。

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