探索JVM内存对象——从生到死

前阵子复习了一遍《深入理解Java虚拟机》前几章内容，重新梳理了一遍JVM中内存对象从创建，到GC回收的过程。

1 JVM的内存区域划分

谈到内存对象的生命历程，首先复习一下JVM的内存是一个怎样的状态。
没仔细学习JVM的内存时候，我的印象都是JVM内存分为“堆”和“栈”，其中对象实例在“堆”上；对象引用，类，方法相关信息放在“栈”上。（这让我想起了之前有人问我，http中“get”和“post”方法的区别，我想到的只有一个获取，一个提交数据····，若感兴趣可以移步到（经典）http中get和post方法的区别），直到仔细看了《深入理解Java虚拟机》并且整理了下学习笔记之后，发现其实JVM的内存比我之前所知的复杂很多。
下面讲正题，JVM对内存划分以下几个区域：

1.1 程序计数器

程序计数器是内存中比较小的一块空间，我理解的作用就是对当前线程执行的指令的一个“指示器”，比如记录当前执行哪一条指令。
值得一提的是，Java的多线程是通过线程之间轮流切换执行来实现的，因此每个线程都有独立的程序计数器，因此，这部分的内存是线程私有的。
最后说一点的是，程序计数器的内存区域是JVM内存中唯一一个没有规定OutOfMemoryError的区域。

1.2 Java虚拟机栈

这里的栈，就约等于我们常说“堆栈”里面的“栈”。
虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型，每个方法在执行的时候会产生一个栈帧，这个栈帧存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口。方法从开始调用到执行完毕，就是栈帧出栈入栈的过程。
在Java虚拟机栈中，有一部分必要重要的区域，就是局变量表，存放着各种基本数据类型（boolean，byte，char，short，int，float，long，double，），对象引用（reference类型）。

1.3 本地方法栈

本地方法栈和Java虚拟栈原理上相似，本地方法栈是针对Native方法的，有的虚拟机还可能将两者合二为一，在这不细说。

1.4 Java堆

重头戏来了~
Java堆是作为程序员最关心的一块区域，这块区域主要是存放对象的实例。也是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块区域。
平时我们说的对象回收，也就是主要讲Java堆。现在的回收方法一般采用的是分代收集方法，因此可以对Java堆进行划分：新生代，老年代。如果再细分，还可以对新生代进行进一步划分：Eden区和Survivor区

1.5 方法区

方法区用于存放被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，比如public final string str = "abc";就存到方法区中。
有些人说这块区域不会发生GC，因此这是区分方法区和Java堆的一个方法，有的时候方法区也叫永久代，但不是说这块区域不发生GC，回收主要是针对常量池回收和类型的卸载。
必须要提的是，在方法区中有一块叫运行时常量池。他的作用如下图

1.6 直接内存

这块内存不属于虚拟机数据区的一部分，也不属于JVM定义的数据内存，但是这块区域和Java中的NIO（New Input/Output）类有直接的关系，NIO类可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块直接内存的引用进行操作。
个人的简单理解就是，直接内存在某种场合下，是Java堆和Native堆的沟通桥梁，从Java层面看，利用NIO类来分配直接内存的空间，使用DirectByteBuffer对象对直接内存操作。

小结一下

Java内存的划分还是挺精细的，不是简简单单的“堆”和“栈”，下图是对Java内存划分的一个示例图，本人平时少用Visio，画的不是很好看:(

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复习完了JVM的内存是怎么一个情况之后，进入正题了：一个对象在JVM中从生到死是一个怎样的过程？

2 对象怎么“生”

从简单的例子来说，一般程序中创建一个对象用Object obj = new Object();方法。

从图中可以看到，对象的创建大概分为了：执行new指令——检查对象是否加载——分配内存——内存对象初始化——栈reference引用，这几个步骤。
在这里有几个地方需要强调一下，首先是内存分配这一步骤，里面涉及比较复杂的操作。

2.1 内存分配

创建一个对象实例，需要在内存中划分一块区域作为存放该对象实例数据，怎么划分，划分的时候需要注意什么问题，在JVM中都是做了很多考虑的。

2.1.1 内存分配原则

内存分配遵循以下三个原则：

2.1.2 内存分配的方法

内存分配方法有两种：指针碰撞和空闲列表。

2.1.3 内存分配时线程安全问题

在分配内存的同时，存在线程安全的问题，即虚拟机给A线程分配内存过程中，指针未修改，B线程可能同时使用了同样一块内存。
在JVM中有两种解决办法：

• 同步处理，即CAS(compare & swap)搭配失败重试的方式
• 将内存分配的动作按线程分配到不同空间中，每个线程都有一块内存，成为本地线程分配缓冲。
  内存分配的问题大概就这些，还需要探讨的是，Java栈如何引用堆中的实例对象呢？

2.2 栈引用堆对象

主要有两种办法：句柄，直接指针

两种方法都要自己的优缺点。

方法 优点 句柄 对象被移动时，只需修改句柄的地址，无需修改reference本身 直接指针 访问速度快，节省了一次指针定位的开销

3 对象怎么“死”

首先声明一点，这里说的对象，是主要针对Java堆中的对象实例，GC对回收对象之前，首先要做的就是对Java堆中的对象进行分类：哪些是“活”的，哪些是“死”的。

第一步

首先判断哪些对象是“死”的。

Java对判断对象是否已死主要采用可达性分析方法，无论是引用计数法，还是主流的可达性分析法，都涉及到对象引用的问题。所以，在这里有必要复习一个概念：对象引用

3.1 对象引用

对象引用分为：强引用，软引用，弱引用，虚引用。
对应的解释如下图

3.2 可达性分析法

既然主流是可达性分析法，那么也看看该方法的大体实现步骤有哪些咯~

3.3 清理垃圾

要清理的对象已经确定了，接下来就是对需要清理的对象，执行“死刑”。
在这里，主要讲两个方面：清理垃圾的方法和清理垃圾的工具，即算法和回收器。

以上就是我看了《深入理解Java虚拟机》中关于JVM中内存对象如何创建，和如何被清除的过程，以上是我对该过程的自身理解，如果不对的地方，请大神们指正。
同时，墙裂安利《深入理解Java虚拟机》这本书，讲的很深入。