刚开始学Java的时候，被贯彻最多的两句话便是“一次编译，到处运行”和“Java不须要手动开释内存”。能做到这两点都是由于Jvm的存在。记得大学第一个启蒙措辞c，电脑安装了一个cfree（一个体积超小的ide）就可以直接写了。而Java还须要下载一个叫JDK的东西，来开拓。JDK包含一个叫JRE的东西，是Java的运行环境，之以是可以运行，是jre下拥有着JVM虚拟机。JVM作为一个程序，一定会占用电脑内存，而它所统领内存间数据的互动，驱动着Java的事情。
线程的指挥官：程序计数器
作为面向工具措辞，Java每个类都有自己的属性和义务，并且暴露方法出来供其他成员调用。一个业务逻辑，不同工具之间调用方法、返回调用者，一个方法内部分支、循环等根本功能，都须要一个指挥官来完成，指挥官见告这个线程内的工具实行的先后顺序。这个指挥官就叫做 程序计数器 。程序计数器是一块较小的内存空间，它可以看作是当前哨程所实行的字节码的行号指示器。由于一个CPU同一韶光只能操作一个线程中的指令，以是每个线程须要私有一个指挥官，以是程序计数器这类内存也叫做 线程私有 内存。
如果一个线程正在实行的是Java方法，这个计数器记录的是正在实行的虚拟机字节码 指令地址；如果是正在实行的Native方法，这个计数器值则为空（Undefined）。Native方法便是Java调取本地其他措辞的方法，此方法实现不受JVM管控，以是无法感知到地址，计数器值自然为空。
其余，程序计数器区域是唯一一个Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情形的内存区域。
引用的地盘： Java虚拟机栈
我们利用Java新建一个工具，首先须要声明类型，此时就涌现了一个 引用 ，引用指向创建出的工具。我们都知道引用在栈中，工具在堆中，此时说的栈就特指Java虚拟机栈。Java虚拟机栈同样属于线程私有的，以是生命周期和线程相同。每个方法在创建的同时，都会创建一个 栈帧 用于储存局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出入口等信息。每一个方法从调用直至实行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
局部变量表存放了 编译 时克制的基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、工具引用（reference）。工具引用直接或者间接指向堆中工具的地址。由于此过程是在编译期间完成的，以是局部变量内存分配大小是固定的，不会在运行时改变大小。个中64位长度的long和double类型的数据都占用了2个局部变量空间（Slot），其他数据类型只占1位。
在这个区域可能会涌现两种非常：如果线程要求的栈深度过大，也便是说虚拟机栈在自己统领的内存造成的缘故原由，会抛出StackOverflowError非常，这个一样平常比较深的递归可能会造成。如果虚拟机栈创造自己内存不足，动态扩展，并且无法申请到足够的空间时，就会抛出OutMemoryError非常。
虚拟机栈的孪生兄弟：本地方法栈
本地方法栈险些与虚拟机栈发挥的浸染基本相似，毕竟孪生兄弟嘛。差异是Java虚拟机栈是为字节码做事的，也便是Java方法本身。而本地方法栈是为了Native方法做事的，这个涉及调取本地的措辞，例如C。
这里插个小曲，natice对付咱们Java编程者来说很少直接操作，但是这东西无处不在，比如说Object类，你看源码，很多方法都有natice关键字。这些方法详细实现在java代码里面无论如何都找不到的，由于详细实现便是调取确当地，并且调取本地的代码不受JVM掌握！
在编译的过程中，如果创造一个类没有显示继续，那么就会被隐式继续Object类，也就有了Object类所有的方法。
GC最喜好的地方：Java堆
我们常说的堆栈，说的便是这个堆。可以说Java堆是虚拟机所统领最大的一块内存空间，并且此空间是所有线程 共享 的。险些所有的工具实例都分配在这里，所有的工具实例和数组都要在堆上索取空间。Java堆也是垃圾网络器管理的紧张区域，这个往后会细讲。 Java堆可以处于物理上不连续的空间中，只要逻辑上是连续的即可。如果堆中没有内存完成实例分配，并且对也无法再拓展时，将会抛出OutOfMemoryError非常。
永久代的伪装：方法区
大佬书中讲这部分内容的时候还是以JDK1.6为范本，但是直接被堆内存所托管了。JDK1.8这部分已经变成元空间了，并且成为了堆外内存，不受JVM直接管辖。但是为了更好的理解JVM内存模型的设计理念还是看下这部分内容。
方法区也属于线程共享区间，它储存着类信息、常量、静态变量即时编译后的代码等数据
相对而言，垃圾网络行为在这个区域是比较少涌现的，但并非数据进入了方法区就如永久代的名字一样“永久”存在了。这群有同样的内存回收目标紧张是针对常量池的回收和堆类型的卸载，但是回收条件相称苛刻。同堆一样，可能会导致OutOfMemeoryError非常。
运行可变区域：运行时常量池
既然有运行时常量池，就会有普通的常量池（简称常量池）。常量池用于存放编译期天生的各种字面量和符号引用，字面量相称于Java措辞层面常量的观点，如文本字符串，声明为final的常量值等，符号引用则属于编译事理方面的观点，包括了如下三种类型的常量：类和接口的全限定名、字段名称和描述符、方法名称和描述符。
运行时常量池相对付普通的常量池（又称Class文件常量池）有一个主要特色 动态性 。Java措辞并不哀求常量只能在比那一起才能产生，运行期间也可以加入常量到常量池（运行时常量池）中，比如String的intern()方法。
运行时常量池属于方法区的一部分，自然受到方法去内存的限定，也会抛出OutOfMemoryError非常。
JVM外的天下：直接内存
直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范定义的内存区域。还记住前面说的有native关键字的方法吗？包括netty模块的一些Native函数库都是直接分配堆外内存的，然后通过一个储存在Java堆中的DirectByteBuffer工具作为这块内存的引用来操作。这样做，便是以为须要操作的数据在Native堆（你电脑上不被JVM统领的内存空间）上，避免了将Java堆数据和Native堆数据来回复制。当然这块内存也不能无限放大，比如超过你电脑的内存，以是也可能涌现OutOfMemoryError非常。
让数据动起来
内存空间不在于划分，在于利用。大佬在书中连续以HotStop虚拟机堆内存为例，讲解了数据的创建、分布、与访问。
一个工具的出身
内存分配
虚拟机遇到一条new指令时，首先将去 检讨 这个指令的参数是否能够在常量池中定位到一个类的符号引用，并检讨这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。接下来，虚拟机会为这个新生儿 分配内存 （加载完成后的内存是完备确定大小的）。和打算机管理内存的办法一样，Java堆掩护内存，有一张 空闲列表 ，用于记录堆内哪些空间没有被利用过。由于堆在物理上是不连续的，以是就须要有个地方记录哪些空间是被利用的，哪些是空闲的。还有一种记录办法叫 指针碰撞 ，假定Java堆中的内存是绝对规整的连续的（这显然很难做到，须要GC做 压缩整理）。在这条十分规整的，十分长的堆内存空间上，有一个指针，旁边两侧分别是空闲区间和已利用空间，如果有空间须要被申请或者开释，指针就旁边移动。就彷佛温度计，水银好似已利用空间，上方空闲部分便是空闲空间，当温度达到100度，到了温度计的量程，就会炸了（涌现OutOfMemoryError非常）。
原子操作
为了担保内存在利用的时候是 线程安全的 ，须要采取一些机制。第一种便是 CAS 机制，这是一种乐不雅观锁机制，再加上失落败重试，可以担保操作的原子性。还有一种便是 本地线程分配缓冲 ，把内存的动作按照线程划分在不同的空间上进行，即每个线程在Java堆中预想分配一小块内存供自己利用，让Java堆的共享逼迫编程线程私有。
工具设置
接下来，虚拟机要对工具头进行必要的设置，例如这个工具是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、工具的哈希码、工具的GC分代年事等信息。这些信息都存放在工具的工具头之中。完成上述操作，一个工具在虚拟机的层面已经完成了，但是在代码层面还须要设置初始值，按照程序员的意愿选择不同的布局函数，传入不同的参数进行初始化。
工具的内存分布
在HotSpot的虚拟机中，工具在内存中储存的布局可以分为3块区域：工具头、实例数据、对其添补。
HotStop虚拟的工具头包含两部分信息，第一部分用于储存工具自身的运行时数据，如哈希码、GC分代年事、锁状态标志、线程持有的锁、倾向线程II、倾向韶光戳。官方叫这部分是 Mark Word ，这部分虽然在对空间上，但是这部分会根据工具的状态服用自己的储存空间。除了储存自身状态外，还有一部分内容叫 类型指针 ，即指向它的类元数组的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个给工具是哪个类的实例。其余，如果工具是一个Java数组，那在工具头中还必须有一块用于记录组长度的数据。
接下了便是实例数据部分，即真实储存的有效信息，也便是程序代码中所定义的各种类型的字段内容。包含从弗雷继续的，和子类定义的。HotSpot虚拟机默认的分配策略为longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops，从分配策略中可以看出，相同宽度的字段总是被非陪在一起。在知足这个条件条年间的情形下，在 父类中定义的不该能量会涌如今子类之前 。
第三部分便是对其添补，没有什么特殊的意义，便是个占位符。由于工具的大小必须是8字节的整数倍，由于工具头部分恰好是8字节的倍数，实例数据不一定是，以是就须要添补一下。
工具的访问定位
我们都知道真正的工具实在堆上，但是我们操为难刁难象利用的是引用，在虚拟机栈上的引用是如何访问对上的数据呢？主流的有两种办法。
句柄
Java堆中将会划分出一块内存来作为句柄池，reference中储存的便是工具的句柄地址，而句柄中包含了工具实例数据与类型数据各自的详细地址信息。
直接指针
Java堆工具的布局中就必须考虑如何防止访问类型数据的干系信息，而reference中储存的直接便是工具地址。
这两种办法的优缺陷就彷佛数组和链表一样，一个访问速率快，一个操作快。毕竟天下是公正的，省功不省力，省力不省功。句柄访问的最大优点便是reference中储存的是稳定的句柄地址，在工具被移动时指挥改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不须要修正。以是修正数据特殊快。
相应的直接指针访问最大的上风便是访问工具本身更快，毕竟少了一次指针的地址定位。HotShot最紧张便是采取这种办法访问工具。
一些补充
大佬在本章还进行了抛OutOfMemoryError非常的实战，内容较长，还是看书讲的更清楚些。更紧张的是，我以为实战这种东西不能只看，详细问题还得详细剖析，等碰着的多了，自然办理起来就会得心应手。不过这部分内容有一些值得记录的知识点。
一样平常来说，栈深度（比如递归）达到1000~2000是没有问题的，以是我们写代码的时候一定要把稳栈的深度，不要过深，但也要充分利用递归这种用空间省韶光的办法。JDK1.6~JDK1.8常量池的位置变动，导致一些方法展现出来的征象不同。例如String.intern()方法，在1.6时期，intern()方法会将首次碰着的字符串实例复制到永久代中，返回永久代中这个字符串实例的引用。而1.7的intern()方法不会复制实例，只是在常量池中记录首次涌现的实例引用。动态代理（例如CGLib）是对类的一种增强，增强的类越多，就须要更大的内存来保存这些数据。还有种动态生造诣是JSP（虽然现在大多数都是前后端分离，不用这个了），JSP第一次运行须要编译成Servlet，也须要产生大量的空间。值得一提的是，原来我在上家公司，有个别系是JDK1.7，当时JSP编译出来的东西还存放在方法堆中，当时可能设置的堆内存不大，本地跑一天，每次打开JSP页面，电脑都会卡顿一下（当然机子差也是缘故原由之一），普通的Java文件就没事，我想是不是也是这个缘故原由呢。其余对付同一个文件，不同的加载器加载也会视为不同的类。须要java学习路线图的私信笔者“java”领取哦！
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