1.Java虚拟机内存模型

前言

JAVA和C++之间有着一堵由内存的动态分配和垃圾收集技术所围成的“高墙“；

1.概述

JAVA虚拟机有自动的内存管理机制，程序员不用为每一个对象写new／delete代码进行内存的分配和回收，不容易出现内存的泄漏和溢出，但是还是很有必要学习JAVA虚拟机的内存模型和垃圾回收算法，否则出现内存泄漏和溢出的时候将会很难处理。

内存泄漏：

内存溢出：

2.JAVA虚拟机运行时内存区域

        JAVA运行时数据区分为线程独享和线程共享两大部分，这些内存区域各有各的用途，内存的创建和销毁时间都各不相同。

图一.JAVA虚拟机运行时数据区

• 程序计数器
  • • 线程独享，可以看作是当前线程执行指令的行号指示器，因为JAVA虚拟机中的各个线程的并发执行是交替进行的，每个处理器在相同的时间内只能运行一个线程，所以每个线程的程序计数器，程序计数器时唯一一个不会出现内存溢出的运行时数据区。
    • 异常情况：无
• 虚拟机栈
  • • 线程独享，JAVA方法执行的内存模型，每个函数的执行都会创建一个栈帧，每个方法的执行，其实是一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。虚拟机栈存储局部变量表（基本类型局部变量，ReturnAddress、对象引用）、操作数栈、方法出口等。　　
    • 异常情况：
    • 1.线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，stackoverflow
    • 2.虚拟机栈内存扩展失败，outofmemory
• 本地方法栈
  • • 线程独享，类似于虚拟机栈，只是这里的方法是native方法，常见的native方法，eg：原生的hashcode函数
    • 异常情况：
    • 1.stackoverflow
    • 2.outofmemory　　　
• 堆
  • • 线程共享，用途为存放对象实例
    • 异常情况：
    • 1.outofmemory　　　　
• 方法区(永久代)
  • • 用于存储类加载相关信息（class对象、字节码）、运行时常量池、静态变量。　　　　
    • 异常情况：
    • 1.outofmemory

3.JAVA堆上对象的创建、布局和访问过程

3.1.对象的创建-----虚拟机角度

创建对象的方式有很多种：1.new关键字  2.工厂方法  3.静态工厂方法 4.反射机制 Class.newInstance() 5.对象clone()等

• 虚拟机角度对象的创建　　
• 1.检查类是否被加载、验证、准备和解析过。
• 2.执行类加载过程
• 3.为对象分配内存
  • • 3.1假设JAVA堆中的内存的分配是绝对规整的，使用过的内存放在一边，没有使用过的内存放在一边，那么内存的分配使用“指针碰撞”的方式。
    • 3.2如果JAVA堆中的内存分配不是绝对规整的，那么使用“空闲列表”的方式进行内存的分配。
      • 除了分配方式之外，还需要考虑内存分配的线程安全性解决方式如下
        • a.对内存分配的动作进行同步处理
        • b.TLAB（Thread Local Allocation Buffer),先给每个线程分配堆内存，之后每个线程使用自己的TLAB为对象分配内存。
• 4.必要的设置，对象属于哪个类的实例，找到对象元数据(Class对象？？)，对象的哈希码，对象的GC年代等。

3.2.对象的布局

• 对象的内存区间分为三个部分：
• 1.对象头    
• 2.实例数据
• 3.对齐填充------对象必须是8字节的整数倍

3.3.对象的访问

• 直接指针--优点速度快，节约了句斌池所占的空间。
• 句柄池----引用对象发生改变的时候，不用改变reference指向的句柄，而是可以直接改变句柄的指向。

4.JAVA虚拟机内存溢出实战

• JAVA堆溢出
• 核心代码：

• List<Object> list=new ArrayList<Object>();
  while(true){
        list.add(new Object());  
  }

• JAVA虚拟机栈溢出
• 核心代码：

• public void stackLeak(){
         stackLeak();
  }//stackOverflow
  

• Java虚拟机内存溢出
• 核心代码：

• while(true){
          Thread thread=new Thread(new Runnable(){
                     while(true){
                     }
                } 
          );    
  }

• JAVA虚拟机方法区溢出
• 核心代码：

• List list=new ArrayList();
  int i=0;
  while(true){
        list.add(new String(i++).intern());
  }