JVM内存区域和JVM中对象的创建和分析
1：JVM运行数据区介绍
对于Java程序员来说，在虚拟机自动内存管理机制的帮助下，不再需要每一个new的对象去主动进行delete和free代码操作，不容易出现内存泄露。当然也是整因为这个原因，当一旦出现内存泄露，溢出，那么排除将是一个十分难的问题。
所有线程共享的内存区域：
方法区(Method Area)：用来存储已经被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量（常量池）等等。JVM对方法区的限制非常宽松，除了和JAVA对一样不需要连续的内存和可选择固定大小，还可以选择不实现垃圾回收集，这是因为在这个区域内，但是非数据进入方法区后，就如同永久代一样，永远存在下去了。在方法区的主要目标是针对，常量池的回收以及类型的卸载。
运行常量池：运行常量池是方法区的一部分，Class文件除了类的模板，字段，方法，接口等信息外，还有一项信息是常量池，用于存放编译期生成的各种字面量和符号，这部分内容在类加载后进入运行常量池里面存放。运行常量池的一大重要特征就是动态性，java语言并不要求常量一定只有编译器才能产生，也就是并非预置在Class文件里的常量池才能进入运行常量池，在运行期间，也可能将新的常量放入池中，必须String类的intern方法。
堆（heap）：对于大多数应用来说，堆是Java虚拟机管理内存最大的一块，该区域的唯一目的就是存放对象实例和数组，几乎所有对象实例都在这里分配内存。正式由于上面的一些应用，这里也是垃圾回收器的主要工作区域，也被成为GC堆。从内存回收角度来说，现在的收集器都采用分代收集算法，因此在Java堆上右分为，新生代和老年代。其中新生代又分为Eden空间，From Survivor和To Survivior空间。关于新生代和老年代的垃圾回收操作放在下一篇讲解。根据JVM的规范，可知Java堆可以处理物理上不连续空间，只要逻辑上连续即可。
每个线程独有的内存区域：
程序计数器（Program Counter Register）:是一块内存较小的区域，可以被看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器，通过该计算器可以完成字节码指令的，分支，循环，跳转，异常处理，线程恢复等基础功能。正是由于JVM的多线程是通过线程切换并分配处理器执行时间来实现的，任何一个确定的时刻，一个处理器都只会执行一条指令，因此当线程切换后，为了能恢复到争取的执行位置，每一个线程都要有一个独立的线程计数器，各条线程计数器之间互相独立，单独存储。
Java虚拟机栈（Virtual Machine Stacks）:该内存区域的生命周期与线程的生命周期相等，该stack描述的是Java方法执行的内存模型；每一个方法在执行期间都会创建一个栈帧，用来存储局部变量，操作数栈，方法出口等等信息，每一个方法从调用到执行完成的过程对应的就是一个栈帧在Virtual Machine Stacks 洪从入栈到出栈的过程。除了上面说的方法的栈帧外，Virtual Machine Stack中还有局部变量表，局部变量表里存放了基本数据类型，(boolean,byte,char,short,int,float,long.double)以及对象引用（reference类型该类型可以指向一个对象起始地址的引用指针，也可以是一个代表对象的句柄获得returnAddress类型。
本地方法栈（Native Method Stack）:该stack的功能与Virtual Machine Stacks的功能十分相似，区别在于虚拟机栈是为JVM调用java方法(字节码)服务的，而本地方法栈是为JVM调用本地方法服务的。在JVM规范里没有对本地方法的实现语言，使用方式以及数据结构有强制规定，具体的JVM可以只有实现它，有的JVM甚至将Native Method Stack和Virtual Machine Stacks放在一起使用。
2：JVM中对象
2.1：对象的创建
第一步类加载：当JVM遇到一个new指令时，首先检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号，并且检查这个符号代表的类是不是已经被加载过，解析和初始化过，如果没有则必须先执行相应的加载的过程（参看另外一篇文章类的加载过程）。
第二步为对象分配空间：创建类的对象所需要的大小一在第一步类的加载过程就已经确定了，所以这样一步可以直接为对象在堆上分配内存。
- 内存分配方法
- 指针碰撞：该方法是在Java内存堆时绝对规整的情况下，所有用过的内存放在一边，没有用过的放在另一边，中间用一个指针作为分界点的指示器。
- 空闲列表：假如堆是不规整的，虚拟机需要维护哪些内存块是可用的列表，分配时候从列表中找出足够大的空闲内存划分，并更新列表记录。
- 如何保证多线程中对象创建的安全性。
- 对分配内存的过程进行同步处理，采用CAS配上失败重试的方法保证更新和创建的原子性。
- 为每一个线程在Java堆上分配一个TLAB，称为本地线程分配缓冲。那个线程需要分配内存就在哪个线程的TLAB内存区分配即可。
第三步为内存空间初始化为零值：这一步操作可以保证对象实例字段可以在不初始值的情况直接使用，程序可以访问这些字段的数据类型的零值，默认值，0 false，null等等。
第四步为设置对象头：设置对象的Object Header，对象头包含了对象的是哪一个类的实例？如何才能找类的元数据信息，对象哈希码以及对象的GC年龄等等。
第五步执行<init>方法：上面操作完成后后，从JVM角度来说，一个对象就已经创建完成了，但是从Java程序角度来说，对象创建才刚刚开始，<init>方法还没有执行，所有字段数据都是默认是零值。在这一步会执行<init>方法，把对象按照程序员的意图进行初始化，这才是一个真正可用的对象的产生。
2.2：对象的内存布局
- 对象头(Header)：
- 存储对象自身运行时数据，如HashCode，GC分代年龄，锁状态标志，线程锁，偏向线程ID。
- 类型指针：即对象指向它的类数据的指针，JVM通过这个指针可以确定本对象是哪个类的实例。
- 如果是数组对象，则还保存一个记录数据长度的数据。
- 实例数据：
- 程序中定义的各种字段，无论是父类继承的，还是子类定义的都需要记录下来。
- 对齐填充：不是不需要的，因为JVM中要求对象的起始地址必须是8字节的整数倍，也就是所对象大小也必须是8字节的整数倍，当不满足是，则通过对齐字节的方法来补全。
2.3：对象的访问定位
上面讲解对象的创建过程，但是为了使用对象，Java程序需要使用Virtual Machince Stack中方法栈帧的reference数据来操作堆上的具体对象。但是由于referende类型在Java虚拟机规范只规定是一个指向对象的引用，并没有定义通过何种方式来去定位，访问堆中数据的具体问题。由于有类和实例的区别，所以下面对对象的定位也包括了对类的定位方法。
- 句柄访问，Java堆中划分出一内存作为句柄池，referende中存储的就是对象的句柄地址，而句柄包括实例数据和具体类型各自的具体地址。
- 直接指针访问：这种方式那么在Java堆中对象的布局中就必须考虑如何访问类型数据相关的信息，而reference中直接存放的就是对象的地址。
小结：各有优势，句柄方式中，由于reference中存放的是稳定不变的句柄地址，而在对象被移动时（新生代中采用复制算法时会经常移动对象），只会改变句柄地址的实例数据指针，而reference指针不会改变。
而直接指针访问的好处就是，速度快！节省了一次指针定位的时间开销。两个方法相互补充吧。
