深入理解Java虚拟机读书笔记之Java内存区域与内存溢出异常

JVM内存模型
深入理解Java虚拟机读书笔记之Java内存区域与内存溢出异常

从上图可以看出JVM内存分配包括线程私有的JAVA栈,本地方法栈,程序计数器;还包括所有线程共享的JAVA堆,方法区。

JVM中对象的创建过程
虚拟机在接收到new指令后,首先(1)将去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个的符号引用,并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载,解析和初始化。如果没有,那必须先执行类的加载过程。(2)在类加载检查通过后,接下来虚拟机将为新生对象分配内存。对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定。(3)接下来,虚拟机要对对象进行必要的设置,例如这个对象时哪个类的实例,如何才能找到类的元数据信息,对象的哈希码,对象的GC分代年龄等,这些信息都存放在对象的对象头中。(4)经过以上三部这个新创建的对象在JVM中创建的过程就完成了,但是对于程序来说,只是new了一个新对象,对象的各属性还没有初始化。
JVM中对象的内存布局
在HotSpot虚拟机中,对象在内存中存储的布局可以分为3块区域,对象头,实例数据,和对齐填充。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时间,例如: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,这部分的数据长度在32位和64位虚拟机中分别为32bit和64bit.。第二部分是类型指针,即对象指向它的元数据的指针,虚拟机通过这个指针来确定这个对象时哪个类的实例;另外如果对象时一个JAVA数组,则对象头中还必须记录数组长度的数据。因为JVM可以通过普通对象的元数据信息确定Java对象的大小,但是数组对象的占有内存大小是无法确定的。
实例数据部分是对象真正存储对象属性信息的部分,也就是在程序中所定义的各种类型字段内容。
对齐填充部分,这部分不是必须存在的,也没有特殊意义,只是起到占位符的作用。只有需要对齐填充是才会存在。由于HotSpot虚拟机自动内存管理系统要求对象的起始地址必须是8字节的整数倍。换句话说就是所有对象占有内存的大小也必须是8字节的整数倍。而对象头部分正好是8字节的倍数(32位虚拟机1倍,64位虚拟机2倍)。因此当对象的实例部分如果不是8字节的整数倍时,则必须要有填充数据。
JVM中对象的访问定位
建立对象是为了使用对象,我们的java程序需要通过栈上的reference数据操作堆上的具体对象实例。对于Java Stack上的本地变量表中的对象引用是如何关联到Java堆中的数据内存的,不同的虚拟机有有不同的实现方式,接下来介绍两种。
第一种:使用句柄访问:如果采用这种方法的话,虚拟机会在Java堆中划分出一块内存用来作为句柄池,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的具体地址信息如下图:
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第二种直接指针访问:这种方式中,Java栈中的对象引用存储的直接就是对象地址,如下图所示:
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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。就本书讨论的主要虚拟机Sun HotSpot而言,它是使用第二种方式进行对象访问的,但从整个软件开发的范围来看,各种语言和框架使用句柄来访问的情况也十分常见。


参考:《深入理解Java虚拟机:JVM高级特性与最佳实践》