Java虚拟机系列（二）

1.运行时数据区域

Java虚拟机在运行Java代码时，它会把他所管理的内存分为若干个不同的数据区域。这些区域都各有各的目的和用途，大致可分为一下几个区域：程序计数器，方法区，虚拟机栈，本地方法栈，堆。

程序计数器：简单的理解也就是字节码的行号，编译器用来改变程序计数器来选取下一条需要执行的字节码指令，每个线程都有一个独立计数器。

虚拟机栈：Java方法执行的内存模型，每个方法在执行的时候会生成一个栈帧，栈帧用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接，以及方法出口接口。对于方法的调用到结束，也就对应着一个栈帧的进栈和出栈。对于虚拟机栈的理解很好记忆，我们只需想起他是用于存储Java方法的内存模型，对于一个方法，它有局部变量，操作符，以及执行方法时需要知道方法的进出口，便可记住栈帧的大致内容，不需要死记硬背。

本地方法栈：与虚拟机栈的功能相似。但是，虚拟机栈执行的是Java方法，而本地方法栈执行的是Native方法服务。什么是Native方法?一个native方法就是该方法的实现由非java语言实现，为什么要有native方法?是用来于java外界进行交互。

堆：用来存储Java对象的内存区域，几乎所有的对象实例都存储在这里分配内存，当然不是绝对。由于Java堆是垃圾回收器管理的主要区域，有时候也被称作GC堆。从内存回收的角度来看，现在的收集器采用分代收集算法，所以Java堆可以分为：新生代，老年代。Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。

方法区：与堆一样，用来存储已被加载的类的信息，常量，静态变量，及时编译器编译后的代码等数据。

运行时常量池：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，这部分内容在类加载后进入方法的运行时常量池中。

*直接内存：并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域，但也被频繁使用。

2.HopSpot虚拟机的对象介绍

上面介绍的是虚拟机的运行时数据区的划分，已经都存放了上面东西，现在更进一步介绍，但是不同的虚拟机有所不同，所以必须针对特定的虚拟机进行特定的详细介绍。如HotSpot虚拟机。

①从虚拟机的角度

创建对象：当我们使用new关键字创建一个对象时，虚拟机遇到一个new关键字时，他会去检查常量池中是否能定位到一个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表的对象是否已经被加载，解析，初始化。如果没有，就必须先执行相应的加载。

分配内存：在加载结束后，接下来为对象分配内存。对象分配内存有“指针碰撞”，“空闲列表”两种方法。指针碰撞即使用一份指针用来作为划分的标界。空闲列表即虚拟机维护一个列表，记录哪些块是有用的，在分配的时候从列表中找到一个足够大的空间进行划分给对象实例。

初始化：虚拟机需要将分配到的内存进行初始化为零值，

必要的设置：例如这个对象属于哪个类，如何才能找到类的元数据信息，对象的哈希码，对象的GC分代年龄等信息，这些信息放在对象的对象头中。

②Java的角度

对象创建才刚刚开始，-<init>方法还没有执行，所有的字段都还为零，所以执行new指令后会紧接着执行<init>方法，把对象按照程序员的意愿进行初始化。

3.在hotSpot中，对象的内存布局

对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头，实例数据，对齐填充。

对象头：包括两部分，第一部分存储对象自身的运行时数据，如哈希码，GC分代炼灵，线程持有地锁等等，第二部分是类型指针，用来指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象属于哪个类的实例，并不是所有的虚拟机实现都必须在对象数据上保留类型指针。

实例数据：是对象真正存储的有效信息，也就是在程序中定义的各种类型的字段内容。

对齐填充：无意义，仅起者占位符的作用，由于HotSpot虚拟机规定自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，也就是对象的大小必须是8字节的整数倍。对象头正好8字节的倍数，所以当对象实例数据没有对齐时，就需要自动对齐。

4.对象的访问

Java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象，reference只是一个引用，并没有规定如何实现，所以目前主流的实现访问方式有两种，一种是句柄，一种是指针。

句柄：Java堆中划分一个句柄池，句柄保存对象的地址，reference中存储的就是对象的句柄地址。

指针：直接使用指针访问，指针直接指向对象的地址,reference中存储的直接就是对象地址。

以上两种方法各有各的优势，使用指针访问，速度快，使用句柄，对于对象的变动，只需修改句柄不需要修改reference本身。

本章内容讲解了Java虚拟机的运行时数据区在内存中的分布情况，以及以具体的HopSpot虚拟机为例，进行详细的对象生成，分布，访问的具体内容。下一章将姐姐垃圾收集器。如有错误，敬请指出。内容大部分来自—《深入理解Java虚拟机》