内存区域
分类
java虚拟机在执行java程序时会把它管理的内存划分为不同的区域，每个区域都有各自的用途，以及创建和销毁时间
程序计数器
当前线程所执行的字节码的行号指示器
同一时刻，一个处理器只会执行一条线程中的指令，为了切换线程后能恢复到指定的位置，都要有个独立的程序计数器，各个线程互不影响，独立存储，线程私有；
如果执行的时native方法，计数器值为空
此区域时内存中唯一在虚拟机规范中没有任何OutOfMemoryError情况的区域
java虚拟机栈
描述的是java方法执行的内存模型，每个方法执行都会创建一个栈帧，存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息
每个方法的调用执行到完成，对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈出栈过程
线程私有
局部变量表存放了编译器可知的基本数据类型，对象引用（reference类型，不等同于对象本身，是指向对象起始地址的指针，或者代表对象句柄或其他此对象相关的位置），和returnAddress类型（指向字节码指令地址）
虚拟机规范中，这个区域异常有两种，如果线程请求的栈深度过大于虚拟机所允许深度时，抛出StackOverflowError异常；如果虚拟栈可动态扩展，但扩展时无法申请到足够的内存，报OutOfMemoryError异常
本地方法栈（Native Method Stack）
和虚拟机栈作用相似，区别在于，上面为执行java方法服务，它服务native方法
同样抛出StackOverFlowError 和OutOfMemoryError
java堆
java虚拟机所管理内存中最大的一块
所有线程共享，虚拟机启动时创建；java虚拟机规范中描述：所有的对象实例及数组都在堆上分配，现在随着JIT编译器发展和逃逸分析技术发展，每那么绝对了
java堆是垃圾收集器管理的主要区域，也叫做“GC堆”，多采用分代收集算法，也可以分为新生代和老生代
可以是物理上不连续的空间，可以是固定的，或者可扩展的，主流的虚拟机都是可扩展的（-Xmx 和-Xms控制）
堆中没有内存完成实例分配，堆也无法再扩展时会抛出OutOfMemoryError异常
方法区
存储已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码等数据。
线程共享
java虚拟机规范把它描述为堆的逻辑部分，但它有个别名叫非堆，就是为了却别于堆
不需要连续内存，可选择固定大小或者可扩展，主要的内存回收时常量池的回收和对类型的卸载
无法满足内存分配时，会抛出OutOfMemoryError异常
运行时常量池
属于方法区，Class文件除了有类的版本、字段，方法、接口信息。还有常量池存放编译期间产生的各种字面量和符号引用，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
运行时常量池相对应Class常量池来说具备动态性，java语言并不要求常量一定在编译期生成，也就是并非预置入Class文件常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，，运行期也能将新的常量放入池中，比如String的intern() 方法
无法再申请到内存时，报OutOfMemoryError异常
直接内存
不是虚拟机运行时数据区的一部分，但也被经常用，也可能导致OutOfMemoryError异常
JDK1.4加入的NIO类，引入了一种基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的I/O方式，可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后 通过一个堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作，可以提高性能，因为避免了再Java堆和Native堆中来回复制数据。
不受Java堆大小的限制，受计算机内存或操作系统级的限制，导致OutOfMemoryError异常
对象的创建
1.检查
遇到new，检查这个指令的参数（也就是类名），是否在常量池中定位到一个类的符号引用
检查类是否已经加载，解析，初始化过，如果没有，先执行类加载过程
2.分配内存
检查通过后，开始为新生对象分配内存，类加载完成后，所需大小便可确定
分配有两种方式，1.“指针碰撞”：如果内存绝对规整（占用的在一边，空闲在另一边，中间有个分界点指示器指针），分配内存就是把指针向空闲边挪动一段和对象大小相等的距离；2.“空闲列表”：如果内存不规则，虚拟机维护一个表，说明哪些内存时可用的，分配上选一块足够大的给对象实例
选择哪种方式由堆是否规整决定，堆是否规整由采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定
堆是线程共享的，所以还要考虑并发情况，正在给A分配内存，指针没来得及修改，B又同时使用了原来的指针来分配内存
解决方案1：对分配内存空间进行同步处理，虚拟机采用CAS配上失败重试；2.按线程把内存分配动作划分到不同空间进行，每个线程在堆上预先分配一小块内存，叫做本地线程分配缓冲（TLAB），通过-XX:+/-UseTLAB
3.初始化为零值
虚拟机将分配到的额内存空间初始化为零值（不包括对象头），这个操作也可提前至TLAB分配时进行
目的是保证对象的实例字段可以不赋初值使用
4.对对象进行设置
设置这个对象是那个类的实例，如何找到类的元数据信息，对象的哈希码，对象的GC分代年龄等信息，存放在对象的对象头中，以及根据虚拟机状态，是否启用偏向锁
5.执行init方法
把对象按程序员意愿初始化
对象的内存布局
HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储分为3个区域：对象头，对象数据，对齐填充
对象头
1.自身运行的数据（Mark Word）
哈希码，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，在32位和64位操作系统中占32bit和64bit
如果对象处于未锁定状态，32位HotSpot虚拟机中，25bit存哈希码，4bit存对象分代年龄，2bit存锁标志位，1bit存0
HotSpot虚拟机对象头 Mark Word
| 存储内容 | 标志位 | 状态 |
|---|---|---|
| 哈希码，分代年龄 | 01 | 未锁定 |
| 指向锁记录的指针 | 00 | 轻量级锁定 |
| 指向重量级锁的指针 | 10 | 膨胀（重量级锁定） |
| 空，不需要记录信息 | 11 | GC标记 |
| 偏向线程ID，分代年龄，偏向时间戳 | 01 | 可偏向 |
2.类型指针
对象指向它的类元数据的指针
非必须，查找元数据不一定要经过对象本身
3.数组长度
如果对象是一个java数组，必须有一块记录数组长度，因为：虚拟机可以通过普通java对象的元数据确定java对象的大小，但无法从数组的元数据中确定数组的大小
对象数据
HotSpot相同宽度的字段总是被分配在一起，满足这个前提下，父类定义的变量会出现在子类之前；
如果CompactFields参数位true，子类中较窄的变量也可能插入到父类变量的空隙中
对齐
HotSpot自动内存管理要求对象起始地址必须是8个字节的整数倍，也就是对象大小必须是8个字节的整数倍，对象头刚好8个字节的整数倍（1倍或2倍），所以实例数据部分没有对齐时，就需要通过填充补全。
对象的访问定位
建立对象是为了使用对象
java程序中通过栈上的reference数据来操作对象，主流方式又两种
1.句柄访问
使用句柄访问，java堆中会划分出一块内存来作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址，句柄中包含对象实例数据和类型数据各自地址（这也就是上面所说的对象头中不一定要包含类元数据的原因）
优点：对象移动时，只改变句柄的实例数据指针，reference本身不需要移动
2.直接指针访问
reference中存储的是直接对象地址,java堆对象的布局中就必须考虑如何放访问类型数据的相关信息，
优点：速度更快，节省了一次指针定位的时间开销。Sun HotSpot的使用方式
