開篇廢話

今天我們一起來學習JVM的內存分配，主要目的是為我們Android內存優化打下基礎。

一直在想以什麽樣的方式來呈現這個知識點才能讓我們易於理解，最終決定使用方法為：圖解+源代碼分析。

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希望能在我們平時開發寫代碼的時候，能夠知道當前寫的這段代碼，內存方面是如何分配的。

我們深知，一個Java程序員在很多時候根本不用操心內存的釋放，而是依靠JVM去管理，以前寫C++代碼的時候，卻要時刻記著new的空間要及時釋放掉，不然程序很容易出現內存溢出的情況。因為，Java在這方面確實方便了許多，讓我們有更多精力去考慮業務方面的實現。但是，這並不意味著我們就能肆無忌憚的使用內存，因為：

1.JVM並不會及時的去清理內存

2.我們無法通過代碼去控制JVM去清理內存

這就要求我們平時在開發過程中，要了解JVM的垃圾回收機制，合理安排內存。

那麽怎麽樣才能合理安排內存呢？那麽就需要我們了解JVM的內存分配機制，而後才能真正控制好，讓程序運行在我們鼓掌之中。

技術詳情

1.JVM內存模型

平時我們對於Java內存都有一個比較粗略的概念，就是分堆和棧，但實際上還是復雜得多，以下給出完整內存模型：

相對應區域的內容為：

1.1程序計數器PC

這一個區域我概括了以下幾個要點：

1.這一區域不會出現OOM（Out Of Memory）錯誤的情況

2.屬於線程私有，因為每一個線程都有自己的一個程序計數器，來表示當前線程執行的字節碼行號

3.標識Java方法的字節碼地址，而不是Native方法

4.處於CPU上，我們無法直接操作這塊區域


 

1.2虛擬機棧

這個區域也是我們平時口中說的堆棧的棧，關於這個塊區域有如下要點：

1.屬於線程私有，與線程的生命周期相同

2.每一個java方法被執行的時候，這個區域會生成一個棧幀

4.棧幀中存放的局部變量有8種基本數據類型，以及引用類型（對象的內存地址）

5.java方法的運行過程就是棧幀在虛擬機棧中入棧和出棧的過程

6.當線程請求的棧的深度超出了虛擬機棧允許的深度時，會拋出StackOverFlow的錯誤

7.當Java虛擬機動態擴展到無法申請足夠內存時會拋出OutOfMemory的錯誤

1.3本地方法棧

這個區域，屬於線程私有，顧名思義，區別於虛擬機棧，這裏是用來處理Native方法（Java本地方法）的，而虛擬機棧是處理Java方法的。對於Native方法，Object中就有不少的Native的方法，hashCode,wait等，這些方法的執行很多時候都是借助於操作系統。

這一區域也有可能拋出StackOverFlowError 和 OutOfMemoryError

1.4 Java堆

我們平時說得最多，關註得最多的一個區域，就是他了。我們後期進行的性能優化主要針對這部分內存，GC的主戰場，這個地方存放的幾乎所有的對象實例和數組數據。這裏我大概進行了如下概括：

1.Java堆屬於線程共享區域，所有的線程共享這一塊內存區域

2.從內存回收角度，Java堆可被分為新生代和老年代，這樣分能夠更快的回收內存

3.從內存分配角度，Java堆可劃分出線程私有的分配緩存區（Thread Local Allocation Buffer,TLAB）,這樣能夠更快的分配內存

4.當Java虛擬機動態擴展到無法申請足夠內存時會拋出OutOfMemory的錯誤

1.5 方法區

方法區主要存放的是已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、編譯器編譯後的代碼等數據。GC在該區域出現的比較少。概括如下：

1.方法區屬於線程共享區域

2.習慣性加他永久代

3.垃圾回收很少光顧這個區域，不過也是需要回收的，主要針對常量池回收，類型卸載

4.常量池用於存放編譯期生成的各種字節碼和符號引用，常量池具有一定的動態性，
  裏面可以存放編譯期生成的常量

5.運行期間的常量也可以添加進入常量池中，比如string的intern()方法。

1.6 運行時常量池

運行時常量池也是方法區的一部分，用於存放編譯器生成的各種字面量和符號引用。單獨拿出來說明一下，是因為我們平時使用String比價多，涉及到這一塊的知識，但這一塊區域不會拋出OutOfMemoryError

2.JVM內存源碼示例說明

首先寫了一個main方法，來做演示，代碼如下：

package senduo.com.memory.allocate;

/**
 * *****************************************************************
 * * 文件作者：ouyangshengduo
 * * 創建時間：2017/8/11
 * * 文件描述：內存分配調用過程演示代碼
 * * 修改歷史：2017/8/11 9:39*************************************
 **/
public class MemoryAllocateDemo {
    public static void main(String[] args){ //JVM自動尋找main方法
        /**
         * 執行第一句代碼，創建一個Test實例test，在棧中分配一塊內存，存放一個指向堆區實例對象的指針
         */
        Test test = new Test();
        
        /**
         * 執行第二句代碼，聲明定義一個int型變量（8種基本數據類型），在棧區直接分配一塊內存存儲這個變量的值
         */
        int date = 9;
        
        /**
         * 執行第三句代碼，創建一個BirthDate實例bd1,在棧中分配一塊內存，存放一個指向堆區實例對象的指針
         */
        BirthDate bd1 = new BirthDate(13,6,1991);
        
        /**
         * 執行第四句代碼，創建一個BirthDate實例bd2,在棧中分配一塊內存，存放一個指向堆區實例對象的指針
         */
        BirthDate bd2 = new BirthDate(30,4,1991);
        
        /**
         * 執行第五句代碼，方法test1入棧幀，執行完出棧
         */
        test.test1(date);
        
        /**
         * 執行第六句代碼，方法test2入棧幀，執行完出棧
         */
        test.test2(bd1);
        
        /**
         * 執行第七句代碼，方法test3入棧幀，執行完出棧
         */
        test.test3(bd2);

    }
}

演示過程一

1.JVM自動尋找main方法，執行第一句代碼，創建一個Test類的實例test，
  在棧中分配一塊內存，存放一個指向堆區對象的指針110925。

2.創建一個int型的變量date，由於是基本類型，直接在棧中存放date對應的值9。

3.創建兩個BirthDate類的實例bd1、bd2，在棧中分別存放了對應的指針指向各自的對象
  ,他們在實例化時調用了有參數的構造方法，因此對象中有自定義初始值。
  

圖解如下：

演示過程二

1.test1方法入棧幀，以date為參數

2.value為局部變量，把value放在棧中，並且把date的值賦值給value

3.把123456賦值給value局部變量

4.test1方法執行完，value內存被釋放，test1方法出棧

演示過程三

1.test2方法入棧幀，以實例bd1為參數

2.birthDate為局部變量，把birthDate放在棧中，把bd1的引用的值賦值給birthDate，
  也就是bd1與birthDate的地址都是指向同一個堆區的實例
3.在堆區new了一個對象，並且把這個堆區的指針保存在棧區中birthDate對應的內存空
  間，這個時候，bd1與birthDate指向了不同的堆區，那麽birthDate的改變，並不會對
  bd1造成影響

4.test2方法執行完，棧中的birthDate空間被釋放，test2方法出棧，但堆區的內存空間
  則要等待系統自動回收

演示過程四

1.test3方法入棧幀，以實例bd2為參數

2.birthDate為局部變量，把birthDate放在棧中，把bd2的引用的值賦值給birthDate，
  也就是bd2與birthDate的地址都是指向同一個堆區的實例
3.調用birthDate的setDay方法，因為birthDate與bd2指向的是同一個對象，也就是bd2調用了setDay方法，所以，也會bd2造成影響

4.test3方法執行完，棧中的birthDate空間被釋放，test3方法出棧

3.JVM內存分配小結

跟著上面四個步驟，走一遍，會發現其實也不會那麽復雜，掌握思想就能摸到門路了，我們平時註意區分一下基本數據類型的變量和引用數據類型變量，以下進行了幾點概括：

1.局部變量中的基本數據類型的值直接存棧中

2.局部變量中的引用數據類型在棧中存的是引用類型的指針（地址）

3.棧中的數據與堆中的數據內存回收並不是同步的，棧中的只要方法運行完，就會直接
  銷毀局部變量，但堆中的對象不一定立即銷毀
  
4.類的成員變量在不同對象中各不相同，都有自己的存儲空間(成員變量在堆中的對象中
  )。而類的方法卻是該類的所有對象共享的，只有一套，對象使用方法的時候方法才被
  壓入棧，方法不使用則不占用內存

幹貨總結

終於把JVM內存分配的分享寫完了，一路寫下來，確實對內存分配又深入了解了一次。期間參考了以下博客：

Java之美[從菜鳥到高手演變]之JVM內存管理及垃圾回收

Java 內存分配全面淺析

Jvm內存模型

通過對JVM內存模型的認識後，下一章將進行JVM垃圾回收機制的探索。

Android內存優化1 了解java內存分配 1