JVM總結（二）
阿新 • • 發佈：2019-08-11
JVM總結（2）java記憶體區域、位元組碼執行引擎
1、記憶體區域
程式計數器：知道執行緒執行位置，保證執行緒切換後能恢復到正確的執行位置。
虛擬機器棧：存棧幀。棧幀裡存區域性變量表、操作棧、動態連線、方法返回地址。區域性變量表又存了各種基本資料型別和物件引用（控制代碼）。
本地方法棧：為Native方法服務
堆：存放物件例項和陣列，可以處於物理上不連續的記憶體空間
方法區：存類資訊、常量、靜態變數。有執行時常量池，存放類的符號引用
堆主要用來存放物件，棧主要用來執行程式。
2、物件的建立
虛擬機器遇到一條new指令時，會先去常量池檢測能否找到new對應的類的符號引用，並檢測這個類是否載入、初始化。
如果載入檢查通過，則分配記憶體。分配記憶體有兩種方式：⑴指標碰撞，針對連續記憶體區域；⑵空閒列表，針對不連續記憶體區域。
記憶體分配完之後，會對記憶體初始化零值，保證例項欄位能在java程式碼不賦初值也能使用。
接下來對物件資訊進行設定，把類的元資料資訊、物件的雜湊碼、物件的GC分代年齡等資訊存放在物件頭之中。
最後執行使用者的Init方法
3、物件的記憶體佈局
分為三部分，物件頭、例項資料、對齊填充
物件頭：⑴物件自身執行時資料，如雜湊碼、GC分代年齡、鎖狀態標誌、執行緒持有的鎖等。⑵型別指標，虛擬機器通過這個來確定這個物件是哪個類的例項。⑶如果物件是一個Java陣列，那麼物件頭中還必須有一塊用於記錄陣列長度的資料。
例項資料：物件真正儲存的有效資訊，也是在程式程式碼中定義的各種型別的欄位內容。
對齊填充：JVM要求物件的起始地址必須是8位元組的整數倍，因此當物件例項資料沒有對齊時，這部分來補全。
物件的訪問定位
取決於虛擬機器的實現而定，有“控制代碼”和“直接指標”兩種方式
“控制代碼”的好處是，在物件被移動（垃圾回收時很普遍），只用修改控制代碼中的例項資料指標，而reference本身不用修改。
“直接指標”的好處是，速度更快，畢竟節省了一次指標定位的時間開銷。由於物件的訪問在Java中非常頻繁，因此這部分開銷節省下來也很可觀。
JVM位元組碼執行引擎
位元組碼檔案即類檔案被載入後，就能送入執行引擎了：
輸入：位元組碼檔案
處理：位元組碼解析
輸出：執行結果。
物理機的執行引擎是由硬體實現的，虛擬機器的執行引擎由於自己實現的。
• 棧幀（Stack Frame）是用於支援虛擬機器進行方法呼叫和方法執行的資料結構，它是虛擬機器執行時資料區中的虛擬機器棧（Virtual Machine Stack）的棧元素。
• 每個棧幀都包括了一下幾部分：區域性變量表、運算元棧、動態連線、方法的返回地址 和一些額外的附加資訊。
• 每一個方法從呼叫開始至執行完成的過程，都對應著一個棧幀在虛擬機器棧裡面從入棧到出棧的過程。
• 一個棧幀需要分配多少記憶體，不會受到程式執行期變數資料的影響，而僅僅取決於具體的虛擬機器實現。在活動執行緒中，只有位於棧頂的棧幀才是有效的，稱為當前棧幀，與這個棧幀相關聯的方法稱為當前方法，執行引擎執行的所有位元組碼指令都只針對當前棧幀進行操作。
區域性變量表：
一組變數值儲存空間，用於存放方法引數和方法內部定義的區域性變數。以變數槽slot為單位，一個slot可以放32位資料型別，對於long\double佔用2個slot。
運算元棧：
即用來存放運算元的棧結構，當一個方法剛開始執行的時候，這個方法的運算元棧是空的，在方法的執行過程中，會有各種位元組碼指令向運算元棧中寫入和提取內容，也就是入棧和出棧的操作。
java虛擬機器的解釋執行引擎稱為基於棧的執行引擎，其中所指的棧就是運算元棧。
動態連線：
執行期將相關的符號引用轉換為直接引用
方法返回地址：
方法執行完成的結果值
方法呼叫：
解析方法的符號引用和確定方法的版本
方法的執行：
解釋執行（通過直譯器執行）
編譯執行（通過JIT編譯器產生原生代碼執行）
基於棧的程式碼執行示例
下面我們用簡單的案例來解釋一下JVM程式碼執行的過程，程式碼例項如下：
使用javap指令檢視位元組碼：
