JAVA内存区域划分

#程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间，字节码解释器工作时，通过改变该计数器的值来选择下一条需要执行的字节码指令，如果正在执行的是JAVA方法，计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址，如果执行的是native方法，则计数器值为空。程序计数器是线程私有内存区域。

#虚拟机栈

虚拟机栈也是线程私有的，每个方法被执行时，虚拟机会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。

• 局部变量表

  局部变量表中存放着各种基本类型、对象引用、returnAddress类型。

#本地方法栈

区别于 Java 虚拟机栈的是，Java 虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法(也就是字节码)服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的 Native 方法服务。也会有 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 异常。在HotSopt虚拟机中将本地方法栈和Java栈合二为一。

#JAVA堆

Java虚拟机管理的最大的一块内存区域，几乎所有的JAVA对象的实例都存放在堆中，堆是垃圾收集器管理的区域。Java堆可以是物理上不连续的区域。堆是所有线程共享的内存区域。

#方法区

方法区也是所有线程共享的内存区域，用于存放已经被虚拟机加载的类型信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码缓存。

• 运行时常量池

  运行时常量池保存着Class文件中常量池表的各种字面量与符号引用，和运行时间所产生的新变量。

#直接内存

使用NIO的时候，使用Native函数库直接分配的堆外内存。

Java堆上对象的创建、布局和访问的过程

#对象的创建

当碰上字节码指令new时

1. 检查能否在常量池中找到这个类的符号引用，并检查该类是否被加载，解析，初始化过。

2. 如果没有，进入类加载阶段

3. 类加载检查通过后，为新生对象分配内存

• 指针碰撞分配方式：将堆内存分成一块已经分配过的和一块未被分配过的，中间使用指针来表明分界线，为新生对象分配内存后，将指针向空闲空间挪动。
• 空闲列表分配方式：堆内存的分配方式并非连续，虚拟机维护一个列表，表面哪些内存空间是可用的，大小是多少。
• 维护线程安全：分配内存空间不是线程安全的，假设要给对象A分配一块内存空间，还未移动指针，对象B的分配使用了原来的指针。虚拟机一种方法是使用了CAS加上失败重试的方式保证线程安全，另一种方法是将Java堆给各个线程预先分配一块区域，称为本地线程分配缓冲，分配对象首先在本地缓冲区中分配。

4. 将分配到的空间不包括对象头都初始化为0

5. 对对象头进行必要的设置

6. 执行构造方法

#对象的内存布局

对象的内存布局可以划分为三部分：对象头、实例数据和对齐填充。

• 对象头：包含两类信息，一类是对象运行时的数据，例如哈希码，分代年龄，锁状态等；另一类是指向方法区的类型指针，通过该指针来确定该对象是哪个类的实例。
• 实例数据：用来存放各种类型的字段内容，包括从父类继承的。
• 对齐填充：HotSpot虚拟机的自动内存管理系统要求对象的起始地址必须是8字节的整数倍，所以要将不满8字节整数倍的对象补齐。

#对象的访问

对象的访问方式主要有通过句柄和直接指针访问两种。

• 通过句柄访问对象：Java栈中的引用类型指向Java堆中的句柄池中的相应句柄地址，句柄中包括到对象实例数据的指针和到对象类型数据的指针，前者指向Java堆中的实例池中，后者指向方法区。
• 通过直接指针访问对象：Java栈中的引用类型指向Java堆中的对象地址，而对象头中保存着到对象类型数据的指针。