Java内存区域与内存溢出异常

（一）HotSpot虚拟机对象探秘

1、对象的创建

ObjectCreate.png

（1）为对象分配内存

https://blog.csdn.net/hyman_c/article/details/103051359
1)指针碰撞

指针碰撞.png
2）空闲列表
空闲列表.png

选择哪种分配方式由Java堆是否规整来决定，而Java堆是否规整由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能（Conpact过程）决定。

（2）线程安全性问题

1）对分配内存控件的动作进行同步处理；
2）把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中，即每个线程在Java堆中预先分配一小块内存，称为本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。当前TLAB用完并分配新的TLAB时，也需要同步锁定。

（3）对象的结构

https://www.cnblogs.com/duanxz/p/4967042.html
https://blog.csdn.net/justry_deng/article/details/88421943

ObjectStructure.png

1）Object Header（对象头）：

MarkWord.png

HotSpot虚拟机的对象头包括两部分信息，第一部分用于存储对象自身的运行时数据，如:哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等。这部分数据的长度在32位和64位的虚拟机中分别为32bit和64bit，官方称它为“Mark Word”；
对象头的另一部分是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，在虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。不同虚拟机可以能有不同的实现，可能查找对象的元数据信息并不一定要通过对象本身。

2）InstanceData（实例数据）：

实例数据部分是对象真正存储的有效信息，也是在程序代码中定义的各种类型的字段内容。无论是从父类继承下来的，还是在子类中定义的，都需要记录起来。这部分的存储顺序会受到虚拟机分配策略参数(FieldsAllocationStyle)和字段在Java源码中定义顺序的影响。HostSpot虚拟机默认的分配策略为longs/doubles、ints、shorts/chars、bytes/booleans、oops(Ordinary Object Pointers),从分配策略中可以看出，相同宽度的字段总是被分配到一起。在满足这个前提条件的情况下，在父类中定义的变量会出现在子类之前。如果CompactFields参数值为true(默认为true)，那么子类之中较窄的变量也可能会插入到父类变量之中。

3）Padding（填充）：

起着占位符的作用。由于HotSpot VM的自动内存管理系统要求对象起始地址必须是8字节的整数倍，换句话说，就是对象的大小必须是8字节的整数倍。而对象头部分正好是8字节的整数倍(1倍或者2倍)，因此，当对象实例数据部分没有对齐时，就需要通过对其填充来补全。

（4）对象的访问定位

Java程序通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。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何种方式去定位、访问堆中的对象的具体位置，所以对象访问方式也是取决于虚拟机实现而定的。目前主流的访问方式有使用句柄和直接指针两种。

句柄：reference中存储的就是对象的句柄地址，句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体的地址信息

handle.png

直接指针：reference中存储的直接就是对象地址

pointer.png

使用句柄来访问的最大好处就是reference中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动(垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为)时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要修改；使用直接指针访问方式的最大好处就是速度更快，它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后也是一项非常可观的执行成本。
注：HotSpot使用的直接指针的方式进行对象访问的。