JVM入门

JVM体系结构概述

JVM的位置

JVM体系结构概览

类装载器

负责加载class文件，class文件在文件开头有特定的文件标示，并且ClassLoader只负责class文件的加载，至于它是否可以运行，则由Execution Engine决定

虚拟机自带的加载器

• 启动类加载器（Bootstrap）C++
• 扩展类加载器（Extension）Java
• 应用程序类加载器（AppClassLoader）
Java也叫系统类加载器，加载当前应用的classpath的所有类

用户自定义加载器

java.lang.ClassLoader的子类，用户可以定制类的加载方式

JVM运行时数据区

程序计数器PC Register

程序计数器是一块较小的内存空间，是当前线程所执行的字节码的行号指示器

• 程序计算器处于线程独占区

• 如果线程执行的是java方法，记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址，如果是native方法，这个计数器值为undefined

方法区Method Area

方法区是被所有线程共享，所有字段和方法字节码，以及一些特殊方法如构造函数，接口代码也在此定义。简单说，所有定义的方法的信息都保存在该区域，此区属于共享区间。

静态变量+常量+类信息(构造方法/接口定义)+运行时常量池存在方法区

方法区

永久存储区是一个常驻内存区域，用于存放JDK自身所携带的 Class,Interface的元数据，也就是说它存储的是运行环境必须的类信息，被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的，关闭 JVM 才会释放此区域所占用的内存。

如果出现java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space，说明是Java虚拟机对永久代Perm内存设置不够。一般出现这种情况，都是程序启动需要加载大量的第三方jar包。例如：在一个Tomcat下部署了太多的应用。或者大量动态反射生成的类不断被加载，最终导致Perm区被占满。

Jdk1.6及之前： 有永久代, 常量池1.6在方法区

Jdk1.7： 有永久代，但已经逐步“去永久代”，常量池1.7在堆

Jdk1.8及之后： 无永久代，常量池1.8在元空间

Java栈Stack

栈也叫栈内存，主管Java程序的运行，是在线程创建时创建，它的生命期是跟随线程的生命期，线程结束栈内存也就释放，对于栈来说不存在垃圾回收问题，只要线程一结束该栈就Over，生命周期和线程一致，是线程私有的。

8种基本类型的变量+对象的引用变量+实例方法都是在函数的栈内存中分配

栈存储什么?

• 局部变量表:输入参数和输出参数以及方法内的变量类型；局部变量表在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法在帧中分配多少内存是固定的
• 栈操作（Operand Stack）:记录出栈、入栈的操作；
• 动态链接
• 方法出口

栈溢出
StackOverflowError,OutOfMemory

栈+堆+方法区的交互关系

HotSpot是使用指针的方式来访问对象

Java堆中会存放访问类元数据的地址

reference存储的就直接是对象的

本地方法栈

它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法，在Execution Engine 执行时加载本地方法库

堆Heap

一个JVM实例只存在一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。类加载器读取了类文件后，需要把类、方法、
常变量放到堆内存中，保存所有引用类型的真实信息，以方便执行器执行，堆内存分为三部分：
⚫ Permanent Space 永久区 Perm
⚫ Young Generation Space 新生区 Young/New
⚫ Tenure Generation Space 养老区 Old/ Tenure

Heap堆(Java8)

方法区（Method Area），是各个线程共享的内存区域，它用于存储虚拟机加载的：类信息+普通常量+静态常量+编译器编译后的代码等等，虽然JVM规范将方法区描述为堆的一个逻辑部分，但它却还有一个别名叫做Non-Heap(非堆)，目的就是要和堆分开。

对于HotSpot虚拟机，很多开发者习惯将方法区称之为“永久代(ParmanentGen)” ，但严格本质上说两者不同，或者说使用永久代来实现方法区而已，永久代是方法区(相当于是一个接口interface)的一个实现，jdk1.7的版本中，已经将原本放在永久代的字符串常量池移走。

常量池（Constant Pool）是方法区的一部分，Class文件除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息就是常量池，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

Java7

Java8

JDK 1.8之后将最初的永久代取消了，由元空间取代。

对象

给对象分配内存

• 指针碰撞
• 空间列表

线程安全问题

• 线程同步
• 本地线程分配缓冲(TLAB)

对象的结构

• Header(对象头)

自身运行时数据（Mark Word）
哈希值
GC分代年龄
锁状态标志
线程持有锁
偏向线程ID
偏向时间戳
类型指针
数组长度（只有数组对象才有）

• InstanceData
相同宽度的数据分配到一起（long,double）

• Padding（对齐填充）
8个字节的整数倍

对象的访问定位

• 使用句柄
• 直接指针