Hello World

Java内存区域总结 ： https://cloud.tencent.com/developer/article/1441608

虚拟机中的对象

堆是内存分配和垃圾回收的重点区域，几乎所有的对象都是在堆中分配。

对象的分配

当虚拟机接收到一条 new 的指令时，会在class常量池中定位到一个类的符号引用。如果无法定位到，说明该类还没定义，即不存这个类，抛出 ClassNotFoundException

1）检查加载

检查这个类是否已经被加载以及初始化。如果还没有被加载，则加载这个类。

2）分配内存

接下来虚拟机将为新生对象分配内存。根据方法区的信息，确定为该类分配的内存空间的大小。为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从 Java 堆中划分出来。

选择哪种分配方式由 Java 堆是否规整决定，而 Java 堆是否规整又由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。

（1）指针碰撞 (Bump the Pointer ---> java 堆内存空间规整的情况下使用)

如果Java 堆中内存是绝对规整的，所有用过的内存都放在一边，空闲的内存放在另一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，那所分配内存就仅仅是把那个指针向空闲空间那边挪动一段与对象大小相等的距离，这种分配方式称为“指针碰撞”。

如下图所示，假设将堆内存分为9块（模拟一下，实际不是这样），第1和第2块已经被占用，都放在一边，其他都是空闲的（空闲的放在另一边）。这样就可以认为Java堆中的内存是规整的。下一次分配内存时，假设占用空间刚好是第三块内存区域那么大，只需要将指针向右移动到 3 的右边即可。

123

456

789

（2）空闲列表 (Free List ---> java 堆空间不规整的情况下使用)

如果 Java 堆中的内存并不是规整的，已使用的内存和空闲的内存相互交错，那就没有办法简单地进行指针碰撞了，虚拟机就必须维护一个列表，记录上哪些内存块是可用的，在分配的时候从列表中找到一块足够大的空间划分给对象实例，并更新列表上的记录，这种分配方式称为“空闲列表”。

如下图所示，假设将堆内存分为12块（模拟一下，实际不是这样），第1、4、6、7、9块已经被占用，其他都是空闲的（已使用的和空闲的相互交错）。这样就可以认为Java 堆中的内存并不是规整。下一次分配内存时，需要借助一个列表，找出一块足够大的空间来分配，并更新到列表上（有点像个账单？）。

1234

5678

9101112

如下图所示，JVM中维护一个列表，记录哪些内存区域被占用了，哪些是空闲的。以上表前四块内存区域为例，第1和第四块已经被占用，我们打上 √ ，第2、3空闲，我们打上 × 。

当再次为一个对象分配内存空间时，假设正好占据一块的大小，则可能会找到第二块空间分配给对象。并将该空间对应的列表上的 × 改为 √ 。

√

×

×

√

（3）并发安全

除如何划分可用空间之外，还有另外一个需要考虑的问题是对象创建在虚拟机中是非常频繁的行为，即使是仅仅修改一个指针所指向的位置，在并发情况下也并不是线程安全的，可能出现正在给对象 A 分配内存，指针还没来得及修改，对象 B 又同时使用了原来的指针来分配内存的情况。

解决这个问题有两种方案：

CAS 机制

一种是对分配内存空间的动作进行同步处理——实际上虚拟机采用 CAS 配上失败重试的方式保证更新操作的原子性。

分配缓冲

https://www.jianshu.com/p/a7414c0ebb17

另一种是把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行，即每个线程在 Java 堆中（新生代的Eden区）预先分配一小块私有内存，也就是本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer,TLAB）。

如果设置了虚拟机参数 -XX:+UseTLAB，在线程初始化时，同时也会申请一块指定大小的内存，只给当前线程使用。这样每个线程都单独拥有一个 Buffer，如果需要分配内存，就在自己的 Buffer 上分配，这样就不存在竞争的情况，可以大大提升分配效率，当 Buffer 容量不够的时候，再重新从 Eden 区域申请一块继续使用。

TLAB 的目的是在为新对象分配内存空间时，让每个 Java 应用线程能在使用自己专属的分配指针来分配空间（Eden 区，默认 Eden 的 1%），减少同步开销。

TLAB 只是让每个线程有私有的分配指针，但底下存对象的内存空间还是给所有线程访问的，只是其它线程无法在这个区域分配而已。

TLAB是线程独享的，但只在“分配”这个动作上是线程独享，在读取、垃圾回收等动作上是线程共享，且在使用上也没有什么区别。

当一个 TLAB 用满（分配指针 top 撞上分配极限 end 了），就新申请一个 TLAB。

TLAB的本质其实是三个指针管理的区域：start，top 和 end。每个线程都会从Eden分配一块空间，例如说100KB，作为自己的TLAB，其中 start 和 end 是占位用的，标识出 eden 里被这个 TLAB 所管理的区域，卡住eden里的一块空间不让其它线程来这里分配。

3）内存空间初始化

（注意不是构造方法）内存分配完成后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值(如 int 值为 0，boolean 值为 false 等等)。

这一步操作保证了对象的实例字段在 Java 代码中可以不赋初始值就直接使用，程序能访问到这些字段的数据类型所对应的零值。

4）设置

接下来，虚拟机要对对象进行必要的设置，例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息(metadata)、对象的哈希码(hashCode)、对象的 GC分代年龄等信息。这些信息存放在对象的对象头之中。

5）对象初始化

在上面工作都完成之后，从虚拟机的视角来看，一个新的对象已经产生了，但从 Java 程序的视角来看，对象创建才刚刚开始，所有的字段都还为零值。

所以，一般来说，执行 new 指令之后会接着把对象按照程序员的意愿进行初始化(比如在构造器内给一些属性赋值)，这样一个真正可用的对象才算完全产生出来。

对象的内存布局

在Hotspot虚拟机中，对象在内存中的布局可以分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance）和对齐填充（Padding）。

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自身运行时数据（哈希码（HashCode）、GC 分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程 ID、偏向时间戳等等）；

另一部分是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是那个类的实例。

实例数据部分是对象真正存储的有效信息，也是在程序中所定义的各种类型的字段内容。

对齐填充部分不是必然存在的，也没有什么特别的含义，仅仅起占位作用。 因为Hotspot虚拟机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字节的倍数（1倍或2倍），因此，当对象实例数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充来补全。例如：如果对象占 7 个字节，补齐 1 个字节；如果对象占9个字节，补齐 7 个字节。

对象的访问定位（重点）

建立对象就是为了使用对象，我们的Java程序通过栈上的 reference 数据来操作堆上的具体对象。对象的访问方式由虚拟机实现而定，目前主流的访问方式有①使用句柄和②直接指针两种：

句柄池

如果使用句柄访问的话，那么 Java 堆中将会划分出一块内存来作为句柄池，reference 中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体地址信息。

直接指针

如果使用直接指针访问，reference 中存储的直接就是对象的地址。

这两种对象访问方式各有优势，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。

对 SunHotSpot 而言，它是使用直接指针访问方式进行对象访问的。

堆内存分配策略

JVM分配内存机制有三大原则和担保机制

具体如下所示：

对象优先分配到eden区

大对象，直接进入到老年代

长期存活的对象分配到老年代

空间分配担保

对象优先在 Eden 区分配

大对象直接进入老年代

长期存活对象进入老年区

对象年龄动态判定

空间分配担保

Java 中的泛型

泛型是什么

泛型类

泛型接口

泛型方法

为什么我们需要泛型？

虚拟机是如何实现泛型的？

使用泛型注意事项（小甜点，了解即可，装 B 专用）