JVM学习笔记（一）——JAVA内存区域

最近开始学习JVM，在此把学习中的体会记录下来。资料主要来源是《深入理解JAVA虚拟机》这本书，以及一些网上找的其他资料。目标JVM是HotSpot

1、JAVA运行时数据区包括程序计数器、堆、虚拟机栈、本地方法栈、方法区

2、内存区域可以分为“线程私有”和“线程共享”2种。比如程序计数器是属于线程私有的，为了在线程切换之后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器；而堆是线程共享的

3、程序计数器是一块较小的内存空间，可以看作是当前线程执行的字节码的行号指示器。如果线程正在执行一个JAVA方法，该计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行一个NATIVE方法，该计数器值为空

4、虚拟机栈也是线程私有的，生命周期与线程相同

5、虚拟机栈描述的是JAVA方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程

6、虚拟机栈中的局部变量表，存放编译期可知的各种基本数据类型、对象引用和returnAddress类型

7、本地方法栈与虚拟机栈类似，区别在于虚拟机栈为JAVA方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈为虚拟机用到的NATIVE方法服务

8、鉴于本地方法栈和虚拟机栈十分相似，HotSpot直接将本地方法栈和虚拟机栈合二为一

9、JAVA堆是线程共享的内存区域，在虚拟机启动时就创建。该内存区域的唯一目的是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存

10、JAVA堆也是垃圾收集器管理的主要区域，所以有时也被称为GC堆。JAVA堆可以细分为新生代和老年代；也可以进一步细分为Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间

11、方法区也是线程共享的内存区域。它用于存放已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、JIT编译器编译后的代码等数据。虽然JAVA虚拟机规范将方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫NonHeap，目的应该是与JAVA堆区分开来

12、方法区的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载

13、运行时常量池是方法区的一部分。Class文件除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池，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之后存放到方法区的运行时常量池中

14、即使是最简单的访问，也会涉及JAVA栈、JAVA堆、方法区这3个最重要的内存区域之间的关联关系

Object obj = new Object();

Object obj这部分的语义会反映到虚拟机栈的本地变量表中，作为一个reference类型数据出现
new Object()这部分的语义会反映到JAVA堆中，形成一块存储了Object类型所有实例数据值的结构化内存
在JAVA堆中还必须包含能查找到此对象类型数据（如对象类型、父类、实现的接口、方法等）的地址信息，这些类型数据则存储在方法区中

15、由于reference类型在JAVA虚拟机规范中只规定了一个指向对象的引用，并没有定义这个引用应该通过什么方式去定位，以及访问JAVA堆中的对象的具体位置，所以不同虚拟机实现的对象访问方式会有所不同。主流的访问方式有2种：使用句柄，和直接指针

16、如果使用句柄访问方式，JAVA堆中会划分出一块内存作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含对象实例数据和类型数据各自的具体地址信息


17、如果使用直接指针访问方式，JAVA堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，reference中直接存储的就是对象地址


18、使用句柄访问方式的好处是reference中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动时（比如在垃圾收集的时候）只会改变句柄中的实例数据指针，reference本身不需要修改。使用直接指针访问方式的好处是速度更快，节省了一次指针定位的时间开销，由于对象的访问在JAVA中非常频繁，因此这类开销积少成多以后也相当可观

19、HotSpot是使用直接指针访问方式进行对象访问的