JVM1 內存模型/對象訪問定位

前言：
介紹JVM的內存模型和內存溢出異常

.java .class(字節碼文件)

1. javac : 編譯指令
2. Javadoc 指令：它從程序源代碼中抽取類、方法、成員等註釋形成一個和源代碼配套的API幫助文檔。也就是說，只要在編寫程序時以一套特定的標籤作註釋，在程序編寫完成後，通過Javadoc就可以同時形成程序的開發文檔了。
   javadoc命令是用來生成自己API文檔的，類或者方法上通過標記進行解釋如：@Author。javadoc 會抽取這些標記，形成和源代碼配套的API幫助文檔。
   使用方式：使用命令行在目標文件所在目錄輸入javadoc +文件名.java。
3. javap :反彙編指令，可以進行反彙編查看編譯之後的字節碼文件
4. jar :java archive java 歸檔，包含了大量的Java類文件和相關數據文件

Java虛擬機向多語言虛擬機發展，可以在JVM上面運行的語言越來越多，並不只是Java

Java8 中添加了Lambda 更加適合於函數式編程（函數式編程更加適合於並行）

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一：JVM 的內存模型

JVM在內存中有一塊自己的管理區域，執行時會將這塊區域劃分爲不同的數據區，有些區域隨JVM進程的啓動而存在，有些區域則依賴用戶線程的啓動/結束而創建/銷燬

1. 程序計數器(Program counter Register): 線程私有，相互獨立，指向下一條將要執行的字節碼
2. 虛擬機棧(VM stock) : 線程私有，與線程的生命週期相同。描述Java方法執行的內存模型：每個方法執行時會創建一個棧幀：用於存儲局部變量表，操作數棧，動態鏈接。方法的調用執行到結束就是一個棧幀入棧到出棧的過程
   局部變量表存儲了編譯時期可知的基本數據類型
3. 本地方法棧(Native Method stock):與虛擬機棧作用相似，VMStock 中是虛擬機執行的java 方法，Native Method Stock 是虛擬機執行的Native 方法。
4. Java 堆(java Heap)：虛擬機啓動時創建，所有的對象實例，數組都要在對上面進行分配，也是垃圾收集管理的主要區域，GC堆（Garbage Collection Heap）,要求在內存中不一定物理連續，但是一定要邏輯連續
5. 方法區(Method Area)：存儲被加載的類信息，常量，靜態變量，即時編譯器編譯後的代碼
   這個區域的內存回收主要針對常量池的回收會對類型的卸載。

JVM的內存模型：

方法區中有一個重要的部分： 運行時常量池
JDK1.7 以前字符串常量池在Pergem區中(永久帶)，大小固定，不能被垃圾回收，大量使用字符串native 方法intern 會造成（JDK1.6 以前常量池也在永久帶中）
JDK1.7 以後虛擬機去永久化發展
JDK1.7 之後字符串常量區就在堆中，可以被垃圾回收

對象創建

虛擬機意見new 指令時，會先檢查是否能在常量池中定義到一個類的符號引用，檢查這個符號引用是否被加載，如果沒有加載，要先加載類。
爲對象實例分配內存空間，類加載之後就可以確定對象所需的內存空間

內存分配的方式

如果java 堆內存是絕對規整的，那麼所有用過的內存放在一邊，沒有用過的放在一邊，中間用一個指針作爲分界指示器，分配內存就只是將指針向空閒的區域移動對象大小的空間，這叫 “指針碰壁”
如果Java堆內存不是規整的，那麼虛擬機要維護一個列表，記錄Java堆的內存使用情況，當爲對象實例分配內存的時候，從列表中找一塊適合的空間分配給對象，這叫 “空閒列表” 法
Java堆空間是否規整取決於垃圾收集器是否帶有壓縮整理功能
內存分時還要考慮，分配是否安全，以防出現，爲A分配空間，指針還沒來得及修改，B就使用了那片空間。解決方案，一是： 保證更新方式對的原子性；二是： 把內存的分配動作按照線程劃分在不同的空間中進行，每個線程預先在Java堆中分配一個內存（TLBA），每個線程在自己的空間中完成對象的內存分配，只有當TLBA 用完並分配新的TLBA時，保證操作的原子性
內存分配之後，內存要將分配的內存空間進行初始化，如果使用TLBA，這個擦歐總可以提前到TLBA進行內存分配時執行，對象中的字段，進行對應類型的零值初始化。
在虛擬機的角度，對象的創建已經完成，但是在程序員的角度對象的創建纔開始，new 指令之後，執行 方法，按照程序員的意願對實例進行初始化。

對象的內存佈局

對象自己的存儲佈局：對象頭，實例數據，對齊填空

1. 對象頭包含兩部分：一是對象自己的運行時數據（哈希表，GC年齡帶，鎖狀態標誌，線程持有的鎖…） 對象頭中的數據是與對象自身定義的數據無關的數據。
   另一部分信息是類型指針，JVM 通過這個來確定這個對象是那個類的實例
2. 實例數據纔是纔是對象存儲的真正有意義的數據，也是程序中定義的各種字段，包括自己的，從父類繼承的。

JVM通過對象頭的信息得到對象的大小。

對象的訪問定位

JVM通過虛擬機棧中的reference 對對象進行訪問。reference 只規定了一個引用但是並沒有規定JVM如何通過這個引用去訪問Java堆中的對象，

1. 帶有句柄池，直接指針。reference 存儲對象句柄的地址。
   
2. reference直接存儲Java堆中對象的地址
   
   reference 直接指向對象實例數據，當的對象移動時（這在堆中十分常見）就需要修改reference 的值，但是這樣的訪問速度快
   使用句柄池，對象移動之後就只需要修改句柄池中指向對象實例數據的指針

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二：內存溢出異常：OutOfMenoryError

介紹內存溢出的另一個原因是爲了，高清楚一些數據到底保存在JVM的那塊區域

1. Java堆溢出
   堆中的對象太多，並且JVM沒有進行垃圾回收就會出現溢出
2. 虛擬棧和本地方法棧的溢出
   1. 線程請求的深度大於JVM所允許的最大深度（StackOverFlower）,操作系統爲每個線程分配的內存空間是有限制的，當該線程請求的棧內存大於這個限制就會拋出StackOverFlower
   2. 當有多個線程，虛擬機擴展棧時無法申請到空間（OutOfMenoryError）
   這雖是兩種情況，但本質上是描述的一個問題。在單線程的情況下只會出現第一種情況的異常
3. 方法區溢出：方法去存放CLAss相關信息，類名，訪問修飾符，運行時常量池，字段描述，方法描述等，大量的運行時產生的類填滿這個區域就會產生溢出