深入理解Java虚拟机（笔记）

内存分配：

　　为对象分配内存有两种方式，第一种是“指针碰撞”，也就是把内存分为两边，一边是已使用区域，另一边是未分配区域，分界线用指针记录，当要分配内存时，只需把指针向未分配区域移动需要的空间即可，通常compact算法的垃圾回收会使用“指针碰撞”，如Serial、ParNew；另一种是空闲列表记录，也就是分配是可以不连续的，中间很多间隔可用的未分配内存，这个时候需要一个列表来对内存进行记录，分配内存时候就在列表找到最合适的，通常这种分配方式对应的垃圾回收器如CMS这种基于Mark-Sweep算法；

　　由于分配内存也是多线程，存在内存使用资源的竞争，因此要保证线程安全，解决这个问题有两种方案，第一种是利用CAS加上失败重试方法保持原子性；第二种是用到ThreadLocal思想，就是为每一个线程分配一个线程自己的空间，称为Thread Local Allocation Buffer,TLAB，当线程完成逃逸分析后就把对象分配到该区域内,该类方式还附有更快更好的分配和回收内存。最后，当线程分配完后虚拟机就马上为分配到的空间初始化为零值，不包括对象头。

对象头（Header）：

　　对象可以分为三部分，对象头、实例数据、对齐填充；

　　对象头包括两种信息，第一是运行时数据（Mark Word），第二是类型指针（用作指定该对象是哪个类创建的，但也不一定就这样实现，因为如果reference是通过句柄来实现的，那么对象头就没必要记录类型指针了，因为句柄本身会记录对应类对象的地址）；运行时数据包括：哈希吗、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向锁ID、偏向时间戳等等。如果该对象是数组，那么还会对象头还会继续数组大小的数据。

　　然后就是真正的实例数据了，实例数据包括父类继承下来的和子类拥有的，会优先安排父类的字段排序在前面，同时会根据基本类型的大小，把大小相同的放到一起分配。最后的数据对齐就是简单的填充作用。

对象定位：

　　线程要通过栈上面的reference数据去访问对象，访问对象的方法通常有两种实现，第一种是句柄，第二种是直接的指针引用；那么什么是句柄呢？句柄其实就是一个专门用来描述对象地址和类型地址的数据结构，因此如果用第二种指针引用访问对象，那么就需要对象自身附带指向类型对象的信息，而使用句柄访问对象就没这个必要了。而且还有一个特征就是句柄一般都放在一起，称为句柄池；最后，句柄还有个好处就是，当对象位置发生变化后只需要修改句柄即可，而不需要动所有战上面的reference。做到了一个类似反向代理的作用

StackOverFlowError和OutOfMemoryError：

　　先说由于栈分配导致溢出，其实这两种都是可能的，属于一个事件的不同描述，如果用一段代码不断的递归使得线程创建很多栈帧导致了内存溢出，那么在没有一个固定的栈帧数限制下，你是该说是数量太多导致的内存溢出还是总栈帧容量太大导致的呢？其实这类错误的解决很简单，首先总内存固定，方法区和堆内存最大值固定，其他太小忽略不算，所以如果没办法改变代码，就只能把堆内存和方法区内存减少就好了。

方法区内存溢出与String.intern

　　方法区能溢出可以通过常量池溢出，或者加载很多的类，前者可以用String.intern()，后者可以利用CGLib动态生成类字节码文件（一般是用来做增强的任务），这个同样是放在虚拟机常量池上面的。这里提及下String.intern()，因为该方法在1.7和之前的版本大不一样；区别在于去掉了永久代，在堆上添加了metaspace，所以如果一个字符串常量在堆中已经存储，那么String.intern()，方法只是在常量池中记录下堆中这个字符串的引用，而如果一个常量池中已经记录了某个字符串（可以是引用或者真字符数组），那么String.intern()，则什么都不做。

直接内存与Netty

　　Java1.4后出现了NIO，一种基于通道（channel）与缓冲区（Buffer）的IO方式，使用navtiv函数库直接分配堆外内存，且通过一个堆内的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用，因为不需要在堆内外来回复制数据，能显著提高性能，其中Netty也利用NIO进行封装的一个很好用的框架，NIO之所以能高速，直接原因是因为不需要在用户态和内核态之间来回复制数据。

垃圾收集：

　　程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈随线程而生随线程而灭；线程每一个栈帧都是基本在编译的时候就确定了大小；如何判断对象是否要回收？引用计数法无法回收环引用，可达性分析法不错，其中根GC Root Set可以是虚拟机栈、本地方法栈、常量池、类静态引用；那么要不要回收还要判断reference：强引用、软引用、弱引用、虚引用，第一个是我们平时用的、第二个是准备要发生OutOfMemory才回收、第三个是到下一次GC回收、第四个有没有没啥区别就是回收的时候能收到一条系统消息；但是一个对象要被回收要被标记两次，这点和finalize()方法有关，需要执行finalize方法的对象会放近F-Queue中，这是它最后一次拯救自己的机会，如果失败；就GG;

　　为什么不推荐用finalize呢？这个不同与c的析构函数，它什么时候调用是不确定的，不要把关闭资源等放在里面，否则你可能一直关不了资源。

　　方法区的回收，包括常量池的回收和类的回收，例如前者如果一个字符串再也没有引用也会被回收，而一个类会不会被回收非常苛刻：1、该类没有实例；2、该类的类加载器已被回收；3、Class对象没有被引用没有反射调用；通常限制自定义虚拟机利用CGLib技术创建类都需要虚拟机回收类，不然容易爆炸。

内存分配与回收策略：

　　一般会分配在Eden区，如果有TLAB就分配在缓存，大对象直接分配年老代，具体取决于垃圾收集器组合；默认在Survivor中“熬过”15（可以通过-XX:MaxTenuringThreshold设定）次minor GC的对象会被移到年老代，当然也不一定，JVM也会动态判定应该放入年老代的年龄，例如如果当Survivor中一半对象的年龄相同，那么大于等于该年龄（<15）的对象都会被回收。

　　Minor GC：新生代GC，因为新生代大部分都是朝生夕灭的对象，所以Minor GC非常频繁，回收速度也快；

　　Major/Full GC：老年代GC，一般伴随一次Minor GC；速度很慢到Minor的十倍；

Class类文件结构：

　　Class文件是以8字节为基础单位的二进制字节流，各个数据项目严格按照顺序紧凑地排列在Class文件之中，中间没有任何分隔符；其中超过8位字节以上的数据项采用大端方式存储；

　　Class文件格式采用一种类似于C语言结构体的伪结构存储数据，这种结构只有两种类型，无符号数和表，后面的解析都要以这两种数据类型为基础；

　　无符号数属于基本的数据类型u1、u2、u4、u8分别代表1字节、2字节、4字节、8字节的无符号数，无符号数可以描述数字、索引引用、数量值或者utf-8的字符串；

　　表是具有层次关系的复习结构的数据，整个Class文件本质上就是一张表，习惯性以info结尾；

魔数与class文件的版本：

　　每个Class文件头四个字节称为魔数，值为0xCAFEBABE，紧接的四个字节为Class版本号，第5、6个数次版本号，第7、8个是主版本号，其中java 1.8主版本号是52；

　　紧接下来的是常量池入口，以一个u2记录常量池的容量计数值（constant_pool_count）；只有常量池是以1为索引开始的，因为0代表引用“不引用任何一个常量池项目”含义；

　　

、、、、、待续