Java虚拟机---运行时数据区域

java虚拟机在执行程序时将它管理的内存划分成若干个不同的数据区域，每个区域各有用途。

主要有以下几个区域：

方法区（Method Area）

堆（Heap）

虚拟机栈（VM Steak）

本地方法栈（Native Method Steak）

程序计数器（Program Counter Register）

1、程序计数器

    是一块较小的内存空间，可以看做当前线程执行的字节码的行号指示器，用来指示下一条要执行的指令。每个线程都有自己独立的程序计数器，他们互不干扰，独立存储。所以，程序计数器所占有的内存空间是每个线程私有的。（此外，这块内存空间是java虚拟机中唯一没有规定任何OutOfMemory情况的区域。）

2、java虚拟机栈

   首先强调它是线程私有的，生命周期与线程相同。每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧，用来存储 局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口 等。强调一下虚拟机栈中的局部变量表：存放了编译期可知的基本数据类型数据、对象引用（注意是引用而不是对象本身）、返回地址。其中64位长度的long和double类型占两个局部变量空间，其他的类型占一个空间。 当线程请求栈深度超过允许最大深度时，抛出StackOverFlow异常。在《java并发编程实践》3.3.2中提到一种保证线程安全的策略-----栈封闭。栈是线程私有的，其中保存的局部变量只能被一个线程（也就是变量所在的栈所对应的线程）访问,由此保证了线程安全。

3、本地方法栈与java虚拟机栈十分相似，不同的只是他执行本地方法，这里不再赘述。

4、java堆

要强调的是他是被线程共享的，存放几乎所有的对象实例以及数组！！！。，是虚拟机管理的最大一块内存，也是垃圾回收器操作的主要区域。尽管堆可以说是线程共享的，但是他可以被划分为多个线程私有的分配缓冲区（对应并发编程中使用的ThreadLocal）。Java堆物理上不要求连续，只要逻辑连续即可。

5、方法区是java堆的一个逻辑部分，因此也是线程共享的。但又与java堆区分开来。（这么说好别扭。）存储类信息、常量、静态变量等6运行时常量池介绍

6、运行时常量池

先来说说常量池：Class文件中保存了一项信息，叫做常量池：存放字面常量和符号引用（见注①）。虚拟机必须为每个被装载的类型维护一个常量池。 注①：符号引用是一个字符串，它给出了被引用的内容的名字并且可能会包含一些其他关于这个被引用项的信息——这些信息必须足以唯一的识别一个类、字段、方法。（这样，对于其他类的符号引用必须给出类的全名。对于其他类的字段，必须给出类名、字段名以及字段描述符。对于其他类的方法的引用必须给出类名、方法名以及方法的描述符。）

运行时常量池是是方法区的一部分。除了保存class文件中保存的符号引用外，运行时常量池还会把翻译出来的直接引用存储起来。运行时常量池相对于常量池来说的一个特点就是具备动态性：java语言并不要求常量一定在编译时才能产生，当然常量池里的常量是在编译时就产生的。除了从class文件获得编译时常量外，我们还可以在运行期间向运行时常量池中放入常量。 运行时常量池是把Class文件常量池加载进来，每个类有一个独立的。刚开始运行时常量池里的链接都是符号引用，跟在Class文件里一样；边运行边就会把用到的常量转换成直接引用，例如说要Class A调用Foo.bar()方法，A.class文件里就会有对该方法的Methodref常量，是个符号引用（只有名字没有实体），加载到运行时常量池也还是一样是符号引用，等真的要调用该方法的时候该常量就会被resolve为一个直接链接（直接指向要调用的方法的实体）。

举一个String的例子来说明：

对于String常量，它的值是在常量池中的。而JVM中的常量池在内存当中是以表的形式存在的， 对于String类型，有一张固定长度的CONSTANT_String_info表用来存储文字字符串值，注意：该表只存储文字字符串值，不存储符号引 用。

①在运行时创建的字符串具有独立的内存地址,所以不引用自同一String对象. String s = new String("haha");中的haha存储在堆空间中，而s则是在操作数栈中。 上面是对s和haha值的内存情况的分析和理解；那对于String s = new String("haha");语句,到底创建了几个对象呢? 我的理解：这里"haha"本身就是常量池中的一个对象，而在运行时执行new String()时，将常量池中的对象复制一份放到堆中，并且把堆中的这个对象的引用交给s持有。所以这条语句就创建了2个String对象。

②使用引号，如：String str=”hell”;这样的情况下字符串是在编译时期就存储在常量池中的。 String s = "haha" 在介绍完JVM常量池的相关概念后，接着谈开始提到的"haha"的值的内存分布的位置。对于haha的值，实际上是在class文件被JVM装载到内存 ，JVM就已经为haha这个字符串在常量池的CONSTANT_String_info表中分配了空 间来存储haha这个值。我们知道常量池是方法区的一部分，而方法去又是java堆的一部分。

③String的intern()方法会查找在常量池中是否存在一份equal相等的字符串, 如果有则返回一个引用,没有则添加自己的字符串进入常量池，String#intern()去常量池中查找是否存在该内容为指定字符串的string对象，如果有，则返回一个已有的引用，否则，创建在字符串池中创建新的引用，并返回该引用。注意：只是字符串部分。 所以这时会存在2份拷贝，常量池的部分被String类私有并管理，自己的那份按对象生命周期继续使用。 　

以下参考了http://www.open-open.com/lib/view/open1350818333649.html的几个String例子

1、

String a = "a1";  String b = "a" + 1;  System.out.println((a == b)); //result = true  String a = "atrue";  String b = "a" + "true";  System.out.println((a == b)); //result = true  String a = "a3.4";  String b = "a" + 3.4;  System.out.println((a == b)); //result = true 

分析：JVM对于字符串常量的"+"号连接，将程序编译期，JVM就将常量字符串的"+"连接优化为连接后的值，拿"a" + 1来说，经编译器优化后在class中就已经是a1。在编译期其字符串常量的值就确定下来，故上面程序最终的结果都为true。

2、

String a = "ab";  String bb = "b";  String b = "a" + bb;  System.out.println((a == b)); //result = false 

分析：JVM对于字符串引用，由于在字符串的"+"连接中，有字符串引用存在，而引用的值在程序编译期是无法确定的，即"a" + bb无法被编译器优化，只有在程序运行期来动态分配并将连接后的新地址赋给b。所以上面程序的结果也就为false。

3、

String a = "ab";  final String bb = "b";  String b = "a" + bb;  System.out.println((a == b)); //result = true 

分析：和[3]中唯一不同的是bb字符串加了final修饰，对于final修饰的变量，它在编译时被解析为常量值的一个本地拷贝存储到自己的常量池中或 嵌入到它的字节码流中。所以此时的"a" + bb和"a" + "b"效果是一样的。故上面程序的结果为true。

4、

String a = "ab";  final String bb = getBB();  String b = "a" + bb;  System.out.println((a == b)); //result = false  private static String getBB() {  return "b";  } 

分析：JVM对于字符串引用bb，它的值在编译期无法确定，只有在程序运行期调用方法后，将方法的返回值和"a"来动态连接并分配地址为b，故上面程序的结果为false。

5、

通过上面4个例子可以得出得知：

String  s  =  "a" + "b" + "c";  

就等价于String s = "abc";  

 String  a  =  "a";    String  b  =  "b";    String  c  =  "c";    String  s  =   a  +  b  +  c;   

这个就不一样了，最终结果等于：  

StringBuffer temp = new StringBuffer();    temp.append(a).append(b).append(c);    String s = temp.toString(); 

由上面的分析结果，可就不难推断出String 采用连接运算符（+）效率低下原因分析，形如这样的代码：

public class Test {  public static void main(String args[]) {  String s = null;  for(int i = 0; i < 100; i++) {  s += "a";  }  }  }

每做一次 + 就产生个StringBuilder对象，然后append后就扔掉。下次循环再到达时重新产生个StringBuilder对象，然后 append 字符串，如此循环直至结束。 如果我们直接采用 StringBuilder 对象进行 append 的话，我们可以节省 N - 1 次创建和销毁对象的时间。所以对于在循环中要进行字符串连接的应用，一般都是用StringBuffer或StringBulider对象来进行 append操作。

6、

public class Test4 {  private static String a = "ab";  public static void main(String[] args){  String s1 = "a";  String s2 = "b";  String s = s1 + s2;  System.out.println(s == a);//false  System.out.println(s.intern() == a);//true   }  } 

这里用到Java里面是一个常量池的问题。对于s1+s2操作，其实是在堆里面重新创建了一个新的对象,s保存的是这个新对象在堆空间的的内容，所以s与 a的值是不相等的。而当调用s.intern()方法，却可以返回s在常量池中的地址值，因为a的值存储在常量池中，故s.intern和a的值相等。

!!!扯开去说了那么多，其实这里最想说明的就是调用String#intern()时运行时常量池的作用。正是由于有了运行时常量池运行时动态增加常量的支持，我们才能使用intern()方法。