读书笔记-java虚拟机学习（一）

一、写在前面

      近来，终于忙完一些琐碎的事情，开始做一些自己想做的事情，特别是补充一些多线程，并发编程方面的知识，最后发现，居然都或多或少指向一个共同的地方：java虚拟机。于是痛下决心，决定花一段时间，专门研究一下JVM相关的东西，于是就找了那本经典著作《深入理解JAVA虚拟机》作为核心，俗话说“好记性不如烂笔头”，所以这次，我就采取边学习边记笔记的方式来开展。当然，个人资质尚浅，能力有限，JVM本是有“深度的艺术”，所以有时我的理解可能不够成熟，甚至偏颇，希望大家多多包涵。也希望此行能有所收获。
      本文多为读书笔记，必要的时候，会写一些验证性质的代码。文中有的话语可能会直接引用原文（应该不会出现版权问题吧，哈哈，个人学习而已，不涉及商业元素)。
      好了，废话不多少了，开始JVM之旅吧。

二，关于JVM的内存区域

2.1 JVM运行时的数据区域

      本篇主要简要讲述了JVM的数据区域的划分和用途。
      java虚拟机在执行java程序的时候，它会将它自身所管理的内存划分为不同的数据区域，它们的用途各不相同，生命周期也不一样，有的在jvm启动的时候就已经存在了，有的是伴随着我们用户线程的启动而创建，线程的结束而销毁。在《java虚拟机规范》的规定中，java虚拟机管理的内存会包括下面几个数据区域，见下图2-1所示：

2.1关于程序计数器

      程序计数器是一块比较小的内存空间，你可以把它当成当前线程所执行字节码的指示器，也就是说，指针指向的地方，就是当前CPU执行到的地方。我们程序中的分支、循环、跳转、线程恢复等等，都依赖于程序计数器的支持。
      在java虚拟机中，多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式完成的。我们知道，在同一个时刻，我们的单个CPU只会执行一个线程的指令，所以，为确保线程切换后还能还原到挂起时的位置，那么每个线程都需要一个独立的计数器，它们之间互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。（注：如果当前线程执行的是java程序，那么程序计数器指向的是正在执行的JVM字节码指令的地址；如果执行的是Native方法（什么是Native方法可参见：http://ghsea.iteye.com/blog/72543）这个计数器就为空（Undefined）。这个区域是唯一一个JVM没有规定任何OutOfMemoryError情况的内存区域。

2.3 JVM栈

      java虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期和线程相同。每个方法在执行的时候，都会创建一个栈帧，它的主要作用是存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。
局部变量表存放了编译期可知的各种基本类型的数据（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（在不同的虚拟机对此的实现可能不一样，引用不同于对象本身，它可能是一个指向对象起始地址的指针，也可能是指针对象的句柄或者与此对象相关的位置）
在此内存区域，JVM规范中规定了两种异常，一种是当线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度时，会抛出StackOverFlowError,当然现在虚拟机大多支持扩展，但如果扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

2.4 java 堆

      java堆是JVM所管理的内存中最大的一块。堆内存是被所有进程共享的一块内存，它在虚拟机启动的时候创建，堆内存中唯一的目的就是存放实例对象，几乎所有的实例对象都在这里进行分配。它也是垃圾收集器管理的主要区域，也叫作“GC堆”。
      现在垃圾收集器基本都采用分代收集算法，java堆中可以分为“新生代”和“老年代”。
      java虚拟机规范规定，java堆可以处于物理不连续的内存空间中，只要逻辑上连续就可以。当然，对内存也可以扩展，当堆中没有内存完成实例对象的分配，就会抛出“OutOfMemoryError”异常。

2.5 方法区

      方法区和堆一样，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，JVM规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它的别名叫做“Non-Heap”,目的是将方法区和java堆去分开。

2.6直接内存

      直接内存并不是JVM运行时数据区的一部分，也不是JVM规范中定义的内存区域，但是和一部分被频繁地使用，也可能会导致OutOfMemoryError异常。
      我们知道，在JDK1.4中，引入了NIO(New Input/OutPut)类，它引入了一种基于通道与缓冲区的I/O方式，它可以使用Native库函数直接分配堆外内存，然后通过一个存储在java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。所以在一些场合下，能显著提高性能，因为它避免了数据在java堆和Native堆中来回复制。
      上面简单说了一些我们需要知道的在JVM中的内存区域的作用，这是学习JVM的第一步，千里之行始于足下，希望自己能将这件事做好。坚持下去，我也相信，只要保持好奇的心，保持对编程的热忱，坚持下去，总能将事情做好的。晚安。。。