深入理解jvm（四）

基于前面三篇关于jvm的理解，再次进一步研究jvm的其它特性：

一、什么是JVM

JVM(Java Virtual Machine)，Java虚拟机，它是JRE的一部分，通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。JVM的内部体系结构分为三部分：类装载器（ClassLoader）子系统，运行时数据区，和执行引擎。

• 类加载器：每一个JVM都有一个类加载器子系统，负责将程序加载到JVM中，并赋予加载的类或者接口唯一名字。JVM包含两大类类加载器：启动类装载器和用户自定义类装载器。启动类装载器是JVM实现的一部分，用户自定义类装载器则是Java程序的一部分，必须是ClassLoader类的子类。
• 执行引擎：负责执行字节码或者执行本地方法。
• 运行时数据区：主要包括方法区，堆，栈，PC寄存器，本地方法栈。

二、JVM管理的内存结构

JVM在执行Java程序的时候，会把管理的数据区划分为若干个不同的区域，根据《Java虚拟机规范》，JVM管理的内存区分为PC寄存器（程序计数器）、Java虚拟机栈、本地方法栈、Java堆、方法区以及运行时常量池。注意一点，这些区域只是逻辑划分，在物理上都属于内存。

三、不同的虚拟机在实现JVM的时候有什么不同

根据《Java虚拟机规范》描述，不同的虚拟机对于方法区的管理最为宽松。方法区在虚拟机启动的时候创建，是堆的逻辑组成部分，规范不限定实现方法区的内存位置和代码编译的管理策略。方法区的容量可以是固定的，也可以随着程序执行的需求动态扩展，并在不需要过多的空间时自行收缩。方法区在实际内存空间站可以是不连续的，简单的虚拟机实现可以选择在这个区域不实现垃圾收集与压缩。

 在hotspot的JVM实现中，方法区仅是逻辑上的独立区域，在物理上并没有独立于堆而存在，而是位于永久代中。所以，这时候方法区也是可以被垃圾回收的。在Java 8中 ，HotSpot虚拟机移除了永久代，使用本地内存来存储类元数据信息并称之为：元空间（Metaspace）

四、Java中堆栈的区别

堆和栈是完全不同的两块内存区域，二者之间最大的区别就是存储的内容不同：堆中主要存放对象实例；栈（局部变量表）中主要存放各种基本数据类型、对象的引用。

五、对象内存一定在堆上创建么

Java对象的创建方式有：通过关键字new，克隆对象，反射机制，通过Constructor类的newInstance，反序列化等。普通对象创建大致会经过如下几个过程：

• 虚拟机遇到new指令，到常量池定位到这个类的符号引用
• 检查符号引用代表的类是否被加载、解析、初始化过
• 虚拟机为对象分配内存
• 虚拟机将分配到的内存空间都初始化为零值
• 虚拟机对对象进行必要的设置。
• 执行方法，成员变量进行初始化。

通常，对象内存的分配是在堆上的，但随着JIT编译期的发展与逃逸分析技术逐渐成熟，栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些对象可能被分配到对应线程的栈上。

六、除了JVM运行时内存以外，还有什么区域可以用吗

虚拟机运行时数据区以外，直接内存也被用于Java程序，直接内存的分配不受Java堆大小的限制。在JDK 1.4中引入的NIO中，引入了一种基于Channel和Buffer的I/O方式，可以使用Native函数直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的应用进行操作。

七、Java中四种引用类型的进一步说明

• 强引用（Strong Reference）：通常通过new创建一个新对象时返回的引用就是强引用。若一个对象通过一系列强引用可到达，它就是强可达的(strongly reachable)，那么它就不被回收；当内存空间不足，Java虚拟机宁愿抛出OutOfMemoryError错误，使程序异常终止，也不会靠随意回收具有强引用的对象来解决内存不足的问题。
• 软引用（Soft Reference）：如果一个对象只具有软引用，则内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它；如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。只要垃圾回收器没有回收它，该对象就可以被程序使用。软引用可用来实现内存敏感的高速缓存。  
• 弱引用（Weak Reference）：软引用和弱引用的区别在于，若一个对象是弱引用可达，无论当前内存是否充足它都会被回收，软引用要比弱引用“强”一些。如果这个对象是偶尔的使用，并且希望在使用时随时就能获取到，但又不想影响此对象的垃圾收集，那么你应该用 Weak Reference 来记住此对象。 当你想引用一个对象，但是这个对象有自己的生命周期，你不想介入这个对象的生命周期，这时候你就是用弱引用。
• 虚引用（Phantom Reference）：虚引用是Java中最弱的引用，并不会决定对象的生命周期。如果一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收。虚引用存在的唯一作用就是当它指向的对象被回收后，虚引用本身会被加入到引用队列中，用作记录它指向的对象已被销毁。

参考来源：https://juejin.im/post/5d4789afe51d453b386a62ac
https://blog.youkuaiyun.com/qq_41701956/article/details/80020103