java內(nèi)存區(qū)域

java虛擬機所管理的內(nèi)存會包括以下幾個運行時數(shù)據(jù)區(qū)：

程序計數(shù)器：存儲下一條指令的地址，每個線程都有一個程序計數(shù)器

虛擬機棧：也是線程私有的，每進入一個方法都會在棧中申請一個棧幀用于存儲局部變量，參數(shù)等。

本地方法棧：為native方法服務(wù)

堆：所有的線程共享，是存儲實例對象的空間，可通過-Xmx和-Xms來指定堆的大小

方法區(qū)：存儲已經(jīng)加載的類信息，運行時常量池是方法區(qū)的一部分，用于存儲直接引用和class文件中的常量池中的常量

對象訪問

JVM主流的訪問方式有兩種：

句柄訪問方式：棧中的引用指向堆中的句柄池，句柄池中有兩項數(shù)據(jù)：方法區(qū)中的類數(shù)據(jù)和堆中的實例對象數(shù)據(jù)。

直接訪問方式：棧中的引用直接指向堆中的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它包含實例對象數(shù)據(jù)以及到類數(shù)據(jù)的引用。

垃圾回收

找到垃圾的算法有如下這些：

引用計數(shù)算法：給對象添加一個引用計數(shù)器，每當有一個地方引用對象，就給對象的計數(shù)器加1，當引用失效時，計數(shù)器減1。當計數(shù)器為0時就是對象不再被使用了。這個算法無法解決對象之間互相引用的問題。

根搜索算法：從GC Roots作為起點，向下搜索，不可達的對象說明可以被回收。GC Roots可以是棧中的引用，類靜態(tài)變量，常量的引用等。

對象的回收：一個對象即使不可達也沒有立即死亡，垃圾回收器會調(diào)用一次它的finalize（），有可能它在那里把自己給拯救了，也有可能直接死了。如果重新變成可達，之后再被清理時就不會再調(diào)用finalize（）了，也就是這個方法只被調(diào)用一次。

類的回收：一個類在以下情況下被視為無用的類：該類的所有實例已經(jīng)被回收，加載該類的ClassLoader被回收，代表該類的Class對象已經(jīng)不可達。

垃圾收集算法：

標記-清理算法：找到垃圾（使用根搜索算法）并標記他們，然后清理它們所在的內(nèi)存。缺點是效率低，并且造成內(nèi)存碎片。

復制算法：將內(nèi)存對半分，只使用其中一塊內(nèi)存，每次收集都是復制有用對象到另一塊沒有用的內(nèi)存中。缺點是浪費一半的空間。

標記整理算法：標記垃圾，然后把有用的對象整理到一端，并清理掉除此之外的內(nèi)存。

分代收集算法：根據(jù)對象的生命周期（有的生命周期長，有的生命周期短）分為新生代和老年代。在新生代采用復制算法（大部分的新生代都會被回收，所以需要復制的對象就很少了），在老年代采用標記-整理算法或標記清理算法。

class文件格式

整個class文件本質(zhì)上就是一張表，下面是其內(nèi)容：

魔數(shù)（1-4字節(jié)）：文件以COFEBABE開頭，標識class文件，不是以它開頭的都不會被虛擬機處理。

版本號（5-6，7-8字節(jié)）：次版本號，主版本號。生成class文件的編譯器的版本?？上蚯凹嫒?，不可向后兼容。

常量池（9-n字節(jié)）：開始的兩個字節(jié)表示常量池中常量的數(shù)目，計數(shù)從1開始。接下來是每個常量，常量池中存放兩大類的常量：字面量和符號引用。符號引用又分為三類：類和接口的權(quán)限定名，字段的名稱和描述符，方法的名稱和描述符。常量的項目類型有11種：

類型 標志 描述 結(jié)構(gòu)

CONSTANT_Utf8_info 1UTF-8編碼的字符串 tag(u1)+length(u2)+bytes(u1，length個)

CONSTANT_Integer_info 3整型字面量 tag(u1)+byte(u4)

CONSTANT_Float_info 4浮點型字面量 tag(u1)+byte(u4)

CONSTANT_Long_info 5長整型字面量 tag(u1)+byte(u8)

CONSTANT_Double_info 6雙精度浮點型字面量 tag(u1)+byte(u8)

CONSTANT_Class_info 7類或接口的符號引用 tag(u1)+name_index(u2)

CONSTANT_String_info 8字符串類型字面量 tag(u1)+index(u2)

CONSTANT_Fieldref_info 9字段的符號引用 tag(u1)+index(u2)+index(u2)

CONSTANT_Methodref_info 10方法的符號引用 tag(u1)+index(u2)+index(u2)

CONSTANT_InterfaceMethodref_info 11接口方法的符號引用 tag(u1)+index(u2)+index(u2)

CONSTANT_NameAndType_info 12字段或方法的部分符號引用 tag(u1)+index(u2)+index(u2)

訪問標志（n+1，n+2）：16位來表示類是否為public等訪問信息。

標志名稱 值

ACC_PUBLIC 0x0001

ACC_FINAL 0x0010

ACC_SUPER 0x0020

ACC_INTERFACE 0x0200

ACC_ABSTRACT 0x0400

ACC_SYNTHETIC 0x1000

ACC_ANNOTATION 0x2000

ACC_ENUM 0x4000

類索引（n+3，n+4），父類索引（n+5，n+6）：常量池中的某項的索引

接口索引集合（n+7，n+8）：接口數(shù)量，以及接下來的每個接口在常量池中的索引

接下來還有一些可選的項，不細說了。

類的加載

類加載器機制：JVM把class文件加載到內(nèi)存，然后驗證，檢驗，解析，初始化，最終變成JVM可以使用的java類型。類型的加載和連接都是在程序的運行期間完成的。

類型的生命周期：加載，連接（驗證，準備，解析），初始化，使用，卸載，其中解析過程可以延遲。

以下四種情況會對類進行初始化：

new，讀寫靜態(tài)變量（不是final類型），調(diào)用靜態(tài)方法

反射調(diào)用

如果父類還沒初始化，就先初始化父類

如果是主類（運行main所在的類），則初始化主類

需要注意的是，當A[] a = new A[10]時并不會加載A類。

類加載的過程：加載，連接，初始化統(tǒng)稱為類加載過程。

加載：加載階段JVM完成三件事：根據(jù)類的全限定名加載二進制流（class文件），將class文件的靜態(tài)存儲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)為方法區(qū)的運行時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建一個代表該類的Class對象。

驗證：確保class文件的字節(jié)流包含的信息符合當前虛擬機的要求。大致上完成四個檢驗過程：文件格式驗證，元數(shù)據(jù)驗證，字節(jié)流驗證，符號引用驗證。

準備：在方法區(qū)中為類變量分配內(nèi)存，并賦初始值（0或null），如果是常量就直接為定義的值。

解析：將符號引用轉(zhuǎn)換為直接引用，符號引用可以是可定位到目標的任何形式的字面量，可能還不在內(nèi)存中；而直接引用則是已經(jīng)在內(nèi)存中的地址。解析主要是針對類，接口，字段，類或接口的方法這些符號引用進行的。

初始化：初始化的過程就是執(zhí)行類構(gòu)造器

類加載器

虛擬機的設(shè)計團隊把類加載階段中的“通過一個類的全限定名來獲取描述這個類的二進制流”這個動作放到虛擬機外面去實現(xiàn)，以便讓程序自己覺得如何獲取所需要的類。這個動作的代碼模塊就是類加載器。

雖然類加載器只是加載類文件，但它的作用遠遠不限于類加載階段。對于任意一個類，都需要由類加載器和類本身共同確定在虛擬機中的唯一性。

從虛擬機的角度看，類加載器分為兩種，一是啟動類加載器，它是虛擬機的一部分，由C++實現(xiàn)；二是其他的類加載器，獨立于虛擬機，由java實現(xiàn)，繼承ClassLoader抽象類

。

從java開發(fā)人員的角度來看，類加載器可再細分，通常會用到三種系統(tǒng)提供的類加載器：

啟動類加載器：加載

擴展類加載器：加載

應(yīng)用程序類加載器（也叫系統(tǒng)類加載器）：加載用戶classpath指定的目錄下的所有類庫，如果沒有自定義那就使用默認的系統(tǒng)類加載器。

雙親委派模型：要求除了啟動類加載器之外的所有類加載器都有自己的父類加載器，這里子類加載器并不是通過繼承而是通過組合的方式來復用父類加載器的代碼。雙親委派模型的工作流程是：當類加載器要加載一個類時總是先讓父類加載器去加載，如此層層往上委派，最后到啟動類加載器，如果它能加載就加載那個類，不能加載就層層往下讓其子類加載器加載。

執(zhí)行引擎

執(zhí)行引擎是虛擬機的一個核心組成部分。虛擬機是相對于物理機而言的，區(qū)別在于物理機的執(zhí)行引擎是建立在硬件，指令，操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，而虛擬機的執(zhí)行引擎則是由自己實現(xiàn)。因此虛擬機可以定義自己的指令集和執(zhí)行引擎的體系結(jié)構(gòu)。

運行時棧幀結(jié)構(gòu)：棧幀結(jié)構(gòu)是支持虛擬機方法調(diào)用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它是虛擬機棧的棧元素，用于存儲局部變量表（包括方法參數(shù)和方法內(nèi)部定義的局部變量）、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接和方法返回地址等信息。每一個方法調(diào)用從開始到結(jié)束的過程也就是棧幀入棧和出棧的過程。