《深入理解Java虚拟机》day1

1.程序计数器：

1）他在内存中所占的空间较小，它可以被看作为当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型里（许多虚拟机会采取更高效的方法来实现，这只在概念模型里），字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。

2）由于java中的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来实现的，那么在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理起来说是一个内核）都只会执行一条线程中的指令。因此，为了线程切换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，各条线程之间计数器不影响，独立存储，即“线程私有”的内存。

3）如果线程正在执行的是一个java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是Native方法，这个计数器值则为空。

＊此内存区域是唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

2.Java虚拟机栈

1）Java虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈桢用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈桢在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

2）大多数程序员最关注的，以及关系最密切的内存区域是这栈内存和堆内存，也这样简单划分，但是这样划分是粗略的，这里说的栈内存说的是虚拟机栈或是虚拟机栈中的局部变量表部分。

3）局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型、对象引用（不是对象本身，可能是一个对象其实地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置）和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。

4）局部变量表所需的内存在编译时完成分配，当进入一个方法时这个方法需要在桢中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

5）两种异常：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowErrory异常；如果虚拟机栈可以动态扩展（目前大部分虚拟机都可以动态扩展）

3.本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用大致相同，区别只不过是虚拟机栈为虚拟机执行java 方法，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。（本地方法：java底层的C语言写的方法。当效率不如C语言时会用到。）虚拟机规范中对本地方法栈中方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定，因此具体的虚拟机可以自由实现它。甚至有的虚拟机（比如Sun HotSpot虚拟机）直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。与虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

4.Java堆

1.对大多数虚拟机来说Java堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域唯一的目的就是存放对象实例，几乎所有对象实例都在这里分配内存。（但随着JIT编译器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟，栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化发生，所有的对象都分配在堆上也渐渐变得不是那么“绝对”）

2.垃圾收集器主要管理Java堆，Java堆也被称为GC堆。从内存回收的角度来看，由于现在收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆中还可以细分为：新生代和老年代；再细致一点的有Eden空间、FromSurvivor空间、ToSurvivor空间等。从内存分配的角度来看，线程共享的Java堆中可能划分出多个线程私有的分配缓冲区，但是无论怎么划分，都与存放的内容无关，无论哪个区域，储存的都是对象实例，进一步划分的目的是为了更好的回收内存，或者更快地分配内存。

3.Java堆可以处于物理不连续的内存空间中，只要逻辑上连续即可，在实现时，可以设置成固定大小，也可以是扩展的，不过当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的。如果在堆中没有内存完成实例分配，并且也无法扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

5.方法区（非堆）

1）方法区与Java 堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于储存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数据。Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但它却有一个别名“非堆”。

2）由于HotSpot虚拟机的设计团队把GC分代收集扩展至方法区，所以很多人都更愿意把方法区称为永久代，本质上两者并不等价。这样，HotSpot的垃圾收集器可以像管理Java堆一样管理这部分内存，能够省去专门为方法区编写内存管理代码的工作。而对于其他虚拟机来说不存在永久代概念。

*使用永久代来实现方法区并不是个好主意，因为这样更容易遇到内存溢出问题。而且有极少数方法（String.intern（））会因这个原因导致不同虚拟机下有不同的表现。

*HotSpot虚拟机已有意向将放弃永久代的概念，且在JDK1.7中，把原本放在永久代的字符串常亮池移出。

3）虚拟机规范对方法区的限制非常宽松，除了和Java堆一样不需要连续的内存和可以固定大小或者可扩展外，还可以选择不实现垃圾收集。相对而言，垃圾收集行为在这个区域是比较少出现的，但并不是数据进入方法区就变为永久存在了。这区域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，一般来说这个区域的回收结果比较难以令人满意。因为回收条件相当严苛，但其回收是必要的。

6.运行时常量池

1）类文件中除了有类的版本、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，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

2）Java虚拟机对Class文件每一部分（自然也包括常量池）的格式都有严格规定，每一个字节用于储存哪种数据都必须符合规范上的要求才会被虚拟机认可、装载和执行，但对于运行时常量，Java虚拟机规范没有做任何细节的要求，不同的提供商实现的虚拟机可以按照自己的需要来实现这个内存区域。

3）动态性：不只有编译期的常量才能进入运行时常量池，运行期间也可能将新的常量放入池中，用到的比较多的就是string类的intern（）方法。

4）异常：受到方法区内存的限制，当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常