1. 发展历程

  • Classic VM：只能使用纯解释器方式执行Java代码
  • Exact VM：准确内存管理

  • HotSpot VM：热点代码探测技术

    1. C:\Users\dyliang>java -version
    2. java version "1.8.0_221"
    3. Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_221-b11)
    4. Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.221-b11, mixed mode)

  • JRockit、IBM J9

  • ……

2. Java内存区域

Java内存模型.png

  • 程序计数器：它是当前线程所执行的字节码的行号指示器，用于程序控制流（循环、分支、线程切换、异常处理等）。程序计数器由每个线程独立有拥有，互不影响、独立存储
  • Java虚拟机栈：它用于执行Java方法（字节码），线程私有，当线程中方法被调度时，虚拟机会创建用于保存局部变量表、操作数栈、动态连接和方法出口等信息的栈帧（Stack Frame）。
    • 局部变量表：存放各种基本类型、对象引用和returnAddress类型的数据，数据的保存在存储空间中以局部变量槽的形式表示
    • 异常：
      • StackOverFlow：线程请求的栈深度超过了虚拟机允许的最大深度
    • OutOfMemoryError：栈扩容时无法申请到足够的内存
  • 本地方法栈：它用于执行本地方法，原理和表现类似于Java虚拟机栈
  • Java堆：它是虚拟机管理的内存中最大的一块区域，唯一作用就是存放数组和对象实例，即通过new指令创建的对象，包括数组和引用类型；线程共享；它既可以被实现成固定大小，也可以是可扩展的；堆内存空间可通过GC进行回收。

    JDK1.8之后，字符串常量池从方法区中转移到了堆内存中。

  • 方法区：它用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态常量、即时编译器编译后的代码缓存等数据；线程共享
    • 运行时常量池：用于存放Class文件编译期生成的各种字面量与符号引用；动态性，可以实现将运行形式的常量方法池中

直接内存：通过Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内粗的引用进行操作。

3. 堆内存的分配机制

当使用new指令创建对象时，系统会在堆内存中为对象分配所需大小的内存空间。根据已使用内存和空闲内存是否规整，常用的分配机制有：

  • 指针碰撞（Bump The Pointer）：当已使用内存和空闲内存规整时，通过指针作为两类内存空间的分界点
  • 空闲列表（Free List）：当已使用空间和空闲空间交织时，需使用空闲列表来维护当前空闲的内存块。在创建对象申请空间分配时，系统从中选出一块足够大的空间进行分配

如何保证在内存空间分配时线程安全？

  • 对分配内存空间的动作进行同步处理
  • 把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行，这里不同的空间指的是每个线程在Java堆中预先分配的一小块称为本地线程分配缓冲（Thread Local Alloction Buffer，TLAB）的一小块内存

4. 对象的访问定位方法

主流的对象访问方式有如下两种：

  • 使用句柄：句柄中保存了对象示例数据与类型数据各自具体的地址信息，它是一种间接的访问方式，即需通过句柄中保存的地址来访问对象 句柄对象访问方式.png
    此时，对象的实例数据和类型数据分别存放在堆内存的实例池和方法区中。为了保存所有对象的实例数据和类型数据的指针，堆内存中会划分一块称为句柄池的内存空间。使用句柄的方式访问对象的好处：当对象的地址发生改变时，只需要修改句柄保存的地址，而栈内存中保存的引用地址无需更改。但缺点就是：间接的访问方式增加了访问的时间，效率较低。
  • 使用直接指针：指针直接存储的就是对象指针，因此它是一种直接访问方式，通过保存的对象地址直接访问 直接指针对象访问方式.png
    相较于使用句柄的访问方式，使用直接指针进行访问效果更高。因为，堆中只保存了执行对象类型数据的一类指针，对象的实例数据可直接访问。不足之处在于，当对象的地址发生改变时，栈内存中保存的地址也要随之更新。

5. IDEA中设置JVM参数

点击菜单栏的Run，选择下拉菜单中的Edit Configurations
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在右侧的VM options中添加想要设置的JVM参数即可：

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