JAVA虚拟机内存分配与回收机制
Java把内存划分成两种：一种是栈内存，一种是堆内存。
在函数中定义的一些基本类型的变量和对象的引用变量都在函数的栈内存中分配。
当在一段代码块定义一个变量时，Java就在栈中为这个变量分配内存空间，当超过变量的作用域后，Java会自动释放掉为该变量所分配的内存空间，该内存空间可以立即被另作他用。
堆内存用来存放由new创建的对象和数组。
在堆中分配的内存，由Java虚拟机的自动垃圾回收器来管理。
在堆中产生了一个数组或对象后，还可以在栈中定义一个特殊的变量，让栈中这个变量的取值等于数组或对象在堆内存中的首地址，栈中的这个变量就成了数组或对象的引用变量。
引用变量就相当于是为数组或对象起的一个名称，以后就可以在程序中使用栈中的引用变量来访问堆中的数组或对象。
具体的说：
栈与堆都是Java用来在Ram中存放数据的地方。与C++不同，Java自动管理栈和堆，程序员不能直接地设置栈或堆。
Java的堆是一个运行时数据区,类的(对象从中分配空间。这些对象通过new、newarray、anewarray和multianewarray等指令建立，它们不需要程序代码来显式的释放。堆是由垃圾回收来负责的，堆的优势是可以动态地分配内存大小，生存期也不必事先告诉编译器，因为它是在运行时动态分配内存的，Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。但缺点是，由于要在运行时动态分配内存，存取速度较慢。
栈的优势是，存取速度比堆要快，仅次于寄存器，栈数据可以共享。但缺点是，存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的，缺乏灵活性。栈中主要存放一些基本类型的变量(,int, short, long, byte, float, double, boolean, char)和对象句柄。
栈有一个很重要的特殊性，就是存在栈中的数据可以共享。假设我们同时定义：
int a = 3;
int b = 3;
编译器先处理int a = 3;首先它会在栈中创建一个变量为a的引用，然后查找栈中是
否有3这个值，如果没找到，就将3存放进来，然后将a指向3。接着处理int b = 3;在
创建完b的引用变量后，因为在栈中已经有3这个值，便将b直接指向3。这样，就出现
了a与b同时均指向3的情况。这时，如果再令a=4;那么编译器会重新搜索栈中是否有4值，如果没有，则将4存放进来，并令a指向4;如果已经有了，则直接将a指向这个地址。因此a值的改变不会影响到b的值。要注意这种数据的共享与两个对象的引用同时指向一个对象的这种共享是不同的，因为这种情况a的修改并不会影响到b, 它是由编译器完成的，它有利于节省空间。而一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态，会影响到另一
个对象引用变量。
String是一个特殊的包装类数据。可以用：
String str = new String("abc");
String str = "abc";
两种的形式来创建，第一种是用new()来新建对象的，它会在存放于堆中。每调用一
次就会创建一个新的对象。
而第二种是先在栈中创建一个对String类的对象引用变量str，然后查找栈中有没有
存放"abc"，如果没有，则将"abc"存放进栈，并令str指向“abc”，如果已经有“abc” 则直接令str指向“abc”。
比较类里面的数值是否相等时，用equals()方法;当测试两个包装类的引用是否指向
同一个对象时，用==，下面用例子说明上面的理论。
String str1 = "abc";
String str2 = "abc";
System.out.println(str1==str2); //true可以看出str1和str2是指向同一个对象的。
String str1 =new String ("abc");
String str2 =new String ("abc");
System.out.println(str1==str2); // false用new的方式是生成不同的对象。每一
次生成一个。
因此用第二种方式创建多个“abc”字符串,在内存中其实只存在一个对象而已. 这种写法有利与节省内存空间. 同时它可以在一定程度上提高程序的运行速度，因为JVM会自动根据栈中数据的实际情况来决定是否有必要创建新对象。而对于String str = new String("abc");的代码，则一概在堆中创建新对象，而不管其字符串值是否相等，是否有必要创建新对象，从而加重了程序的负担。
另一方面, 要注意: 我们在使用诸如String str = "abc";的格式定义类时，总是想当然地认为，创建了String类的对象str。担心陷阱!对象可能并没有被创建!而可能只是指向一个先前已经创建的对象。只有通过new()方法才能保证每次都创建一个新的对象。由于String类的immutable性质，当String变量需要经常变换其值时，应该考虑使用StringBuffer类，以提高程序效率。
java中内存分配策略及堆和栈的比较
2.1 内存分配策略按照编译原理的观点,程序运行时的内存分配有三种策略,分别是静态的,栈式的,和堆式的.静态存储分配是指在编译时就能确定每个数据目标在运行时刻的存储空间需求,因而在编译时就可以给他们分配固定的内存空间.这种分配策略要求程序代码中不允许有可变数据结构(比如可变数组)的存在,也不允许有嵌套或者递归的结构出现,因为它们都会导致编译程序无法计算准确的存储空间需求.栈式存储分配也可称为动态存储分配,是由一个类似于堆栈的运行栈来实现的.和静态存储分配相反,在栈式存储方案中,程序对数据区的需求在编译时是完全未知的,只有到运行的时候才能够知道,但是规定在运行中进入一个程序模块时,必须知道该程序模块所需的数据区大小才能够为其分配内存.和我们在数据结构所熟知的栈一样,栈式存储分配按照先进后出的原则进行分配。
静态存储分配要求在编译时能知道所有变量的存储要求,栈式存储分配要求在过程的入口处必须知道所有的存储要求,而堆式存储分配则专门负责在编译时或运行时模块入口处都无法确定存储要求的数据结构的内存分配,比如可变长度串和对象实例.堆由大片的可利用块或空闲块组成,堆中的内存可以按照任意顺序分配和释放.
2.2 堆和栈的比较
上面的定义从编译原理的教材中总结而来,除静态存储分配之外,都显得很呆板和难以理解,下面撇开静态存储分配,集中比较堆和栈:从堆和栈的功能和作用来通俗的比较,堆主要用来存放对象的，栈主要是用来执行程序的.而这种不同又主要是由于堆和栈的特点决定的:在编程中，例如C/C++中，所有的方法调用都是通过栈来进行的,所有的局部变量,形式参数都是从栈中分配内存空间的。实际上也不是什么分配,只是从栈顶向上用就行,就好像工厂中的传送带(conveyor belt)一样,Stack Pointer会自动指引你到放东西的位置,你所要做的只是把东西放下来就行.退出函数的时候，修改栈指针就可以把栈中的内容销毁.这样的模式速度最快, 当然要用来运行程序了.需要注意的是,在分配的时候,比如为一个即将要调用的程序模块分配数据区时,应事先知道这个数据区的大小,也就说是虽然分配是在程
序运行时进行的,但是分配的大小多少是确定的,不变的,而这个"大小多少"是在编译时确定的,不是在运行时.堆是应用程序在运行的时候请求操作系统分配给自己内存，由于从操作系统管理的内存分配,所以在分配和销毁时都要占用时间，因此用堆的效率非常低.但是堆的优点在于,编译器不必知道要从堆里分配多少存储空间，也不必知道存储的数据要在堆里停留多长的时间,因此,用堆保存数据时会得到更大的灵活性。事实上,面向对象的多态性,堆内存分配是必不可少的,因为多态变量所需的存储空间只有在运行时创建了对象之后才能确定.在C++中，要求创建一个对象时，只需用 new命令编制相关的代码即可。执行这些代码时，会在堆里自动进行数据的保存.当然，为达到这种灵活性，必然会付出一定的代价:在堆里分配存储空间时会花掉更长的时间!这也正是导致我们刚才所说的效率低的原因,看来列宁同志说的好,人的优点往往也是人的缺点,人的缺点往往也是人的优点.
2.3 JVM中的堆和栈JVM是基于堆栈的虚拟机.JVM为每个新创建的线程都分配一个堆栈.也就是说,对于一个Java程序来说，它的运行就是通过对堆栈的操作来完成的。堆栈以帧为单位保存线程的状态。JVM对堆栈只进行两种操作:以帧为单位的压栈和出栈操作。
我们知道,某个线程正在执行的方法称为此线程的当前方法.我们可能不知道,当前方法使用的帧称为当前帧。当线程激活一个Java方法,JVM就会在线程的 Java堆栈里新压入一个帧。这个帧自然成为了当前帧.在此方法执行期间,这个帧将用来保存参数,局部变量,中间计算过程和其他数据.这个帧在这里和编译原理中的活动纪录的概念是差不多的.从
Java的这种分配机制来看,堆栈又可以这样理解:堆栈(Stack)是操作系统在建立某个进程
时或者线程(在支持多线程的操作系统中是线程)为这个线程建立的存储区域，该区域具有先进后出的特性。
每一个Java应用都唯一对应一个JVM实例，每一个实例唯一对应一个堆。应用程序在运行中所创建的所有类实例或数组都放在这个堆中,并由应用所有的线程共享.跟C/C++不同，Java中分配堆内存是自动初始化的。Java中所有对象的存储空间都是在堆中分配的，但是这个对象的引用却是在堆栈中分配,也就是说在建立一个对象时从两个地方都分配内存，在堆中分配的内存实际建立这个对象，而在堆栈中分配的内存只是一个指向这个堆对象的指针(引用)而已。
博客分类： JAVA 1. 有这样一种说法，如今争锋于IT战场的两大势力，MS一族偏重于底层实现，Java 一族偏重于系统架构。说法根据无从考证，但从两大势力各自的社区力量和图书市场已有佳作不难看出，此说法不虚，但掌握Java的底层实现对Java程序员来说是至关重要的，本文介绍了Java中的数据在内存中的存储。 2内存中的堆(stack)与栈(heap) Java程序运行时有6个地方可以存储数据，它们分别是寄存器、栈、堆、静态存储、常量存储和非RAM存储，主要是堆与栈的存储。 【随机存储器：Random Access Memory】 栈与堆都是Java用来在RAM中存放数据的地方。与C++不同，Java自动管理栈和堆，程序员不能直接地设置栈或堆。栈的优势是，存取速度比堆要快，仅次于直接位于CPU中的寄存器。另外，栈数据可以共享。但缺点是，存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的，缺乏灵活性。堆的优势是可以动态地分配内存大小，生存期也不必事先告诉编译器，Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。但缺点是，由于要在运行时动态分配内存，存取速度较慢。 【寄存器位于CPU中】 3Java中数据在内存中的存储 3.1基本数据类型的存储 Java的基本数据类型共有8种，即int,short,long,byte,float,double, boolean,char(注意，并没有string的基本类型)。这种类型的定义是通过诸如int a=3；long b=255L；的形式来定义的，称为自动变量。值得注意的是：自动变量存的是字面值，不是类的实例，即不是类的引用，这里并没有类的存在。如int a=3；这里的a是一个指向int类型的引用，指向3这个字面值。这些字面值的数据，由于大小可知，生存期可知(这些字面值固定定义在某个程序块里面，程序块退出后，字段值就消失了)，出于追求速度的原因，就存在于栈中。
一、 JVM简介 JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。JVM工作原理和特点主要是指操作系统装入JVM是通过jdk中Java.exe来完成, 首先来说一下JVM工作原理中的jdk这个东西, .JVM 在整个jdk中处于最底层,负责于操作系统的交互,用来屏蔽操作系统环境,提供一个完整的Java运行环境,因此也就虚拟计算机. 操作系统装入JVM是通过jdk中Java.exe来完成。 通过下面4步来完成JVM环境. 1.创建JVM装载环境和配置 2.装载JVM.dll 3.初始化JVM.dll并挂界到JNIENV(JNI调用接口)实例 4.调用JNIEnv实例装载并处理class类。 对于JVM自身的物理结构，我们可以从下图了解：
JVM的一个重要的特征就是它的自动内存管理机制，在执行一段Java代码的时候，会把它所管理的内存划分 成几个不同的数据区域，其中包括： 1. 程序计数器，众所周知，JVM的多线程是通过线程轮流切换并 分配CPU执行时间的方式来实现的，那么每一个线程在切换 后都必须记住它所执行的字节码的行号，以便线程在得到CPU 时间时进行恢复，这个计数器用于记录正在执行的字节码指令的地址，这里要强调的是“字节码”，如果执行的是Native方法，那么这个计数器应该为null； 2.
3. Java计算栈，可以说整个Java程序的执行就是一个出栈入栈 的过程，JVM会为每一个线程创建一个计算栈，用于记录线程中方法的调用和变量的创建，由于在计算栈里分配的内存出栈后立即被抛弃，因此在计算栈里不存在垃圾回收，如果线程请求的栈深度大于JVM允许的深度，会抛出StackOverflowError 异常，在内存耗尽时会抛出OutOfMemoryError异常； 4. Native方法栈，JVM在调用操作系统本地方法的时候会使用到 这个栈； 5. Java堆，由于每个线程分配到的计算栈容量有限，对于可能会 占据大量内存的对象，则会被分配到Java堆中，在栈中包含了指向该对象内存的地址；对于一个Java程序来说，只有一个Java堆，也就是说，所有线程共享一个堆中的对象；由于Java堆不受线程的控制，如果在一个方法结束之后立即回收这个方法使用到的对象，并不能保证其他线程是否正在使用该对象；因此堆中对象的回收由JVM的垃圾收集器统一管理，和某一个线程无关；在HotSpot虚拟机中Java堆被划分为三代：o新生代，正常情况下新创建的对象会被分配到新生代，但如果对象占据的内存足够大以致超过了新生代的容量限 制，也可能被分配到老年代；新生代对象的一个特点是最 新、且生命周期不长，被回收的可能性高；
Java虚拟机（JVM）参数配置说明 在Java、J2EE大型应用中，JVM非标准参数的配置直接关系到整个系统的性能。 JVM非标准参数指的是JVM底层的一些配置参数，这些参数在一般开发中默认即可，不需要任何配置。但是在生产环境中，为了提高性能，往往需要调整这些参数，以求系统达到最佳新能。另外这些参数的配置也是影响系统稳定性的一个重要因素，相信大多数Java开发人员都见过“O utOfMem ory”类型的错误。呵呵，这其中很可能就是JVM参数配置不当或者就没有配置没意识到配置引起的。 为了说明这些参数，还需要说说JDK中的命令行工具一些知识做铺垫。 首先看如何获取这些命令配置信息说明： 假设你是windows平台，你安装了J2SDK，那么现在你从cmd控制台窗口进入J2SDK安装目录下的bin目录，然后运行java命令，出现如下结果，这些就是包括java.exe工具的和J VM的所有命令都在里面。 ----------------------------------------------------------------------- D:\j2sdk15\bin>java Usage: java [-options] class [args...] (to execute a class) or java [-options] -jar jarfile [args...] (to execute a jar file) where options include: -client to select the "client" VM -server to select the "server" VM -hotspot is a synonym for the "client" VM [deprecated] The default VM is client.
目录 java虚拟机内存管理机制（一）：JVM内存管理总结【分享】收藏 (1) java虚拟机内存管理机制（二）：了解JVM的内存管理与垃圾回收收藏 (5) java虚拟机内存管理机制（三）：我主管写的一些jvm内存管理知识收藏 (8) java虚拟机内存管理机制（一）：JVM内存管理总结【分享】收藏 近期看了看Java内存泄露的一些案例，跟原来的几个哥们讨论了一下，深入研究发现JVM 里面还是有不少以前不知道的细节，这里稍微剖析一下。先看一看JVM的内部结构—— 如图所示，JVM主要包括两个子系统和两个组件。两个子系统分别是Class loader子系统和Execution engine(执行引擎) 子系统；两个组件分别是Runtime data area (运行时数据区域)组件和Native interface(本地接口)组件。 Class loader子系统的作用：根据给定的全限定名类名(如https://www.doczj.com/doc/b64240875.html,ng.Object)来装载class文件的内容到Runtime data area中的method area(方法区域)。Java程序员可以extends https://www.doczj.com/doc/b64240875.html,ng.ClassLoader类来写自己的Class loader。
Execution engine子系统的作用：执行classes中的指令。任何JVM specification实现(JDK)的核心都是Execution engine，不同的JDK例如Sun 的JDK 和IBM的JDK好坏主要就取决于他们各自实现的Execution engine的好坏。 Native interface组件：与native libraries交互，是其它编程语言交互的接口。当调用native方法的时候，就进入了一个全新的并且不再受虚拟机限制的世界，所以也很容易出现JVM无法控制的native heap OutOfMemory。 Runtime Data Area组件：这就是我们常说的JVM的内存了。它主要分为五个部分—— 1、Heap (堆)：一个Java虚拟实例中只存在一个堆空间 2、Method Area(方法区域)：被装载的class的信息存储在Method area的内存中。当虚拟机装载某个类型时，它使用类装载器定位相应的class文件，然后读入这个class文件内容并把它传输到虚拟机中。 3、Java Stack(java的栈)：虚拟机只会直接对Java stack执行两种操作：以帧为单位的压栈或出栈 4、Program Counter(程序计数器)：每一个线程都有它自己的PC寄存器，也是该线程启动时创建的。PC寄存器的内容总是指向下一条将被执行指令的饿地址，这里的地址可以是一个本地指针，也可以是在方法区中相对应于该方法起始指令的偏移量。 5、Native method stack(本地方法栈)：保存native方法进入区域的地址 以上五部分只有Heap 和Method Area是被所有线程的共享使用的；而Java stack, Program counter 和Native method stack是以线程为粒度的，每个线程独自拥有自己的部分。 了解JVM的系统结构，再来看看JVM内存回收问题了—— Sun的JVM Generational Collecting(垃圾回收)原理是这样的：把对象分为年青代(Young)、年老代(Tenured)、持久代(Perm)，对不同生命周期的对象使用不同的算法。(基于对对象生命周期分析)
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Java 内存释放 （问题一：什么叫垃圾回收机制？）垃圾回收是一种动态存储管理技术，它自动地释放不再被程序引用的对象，按照特定的垃圾收集算法来实现资源自动回收的功能。当一个对象不再被引用的时候，内存回收它占领的空间，以便空间被后来的新对象使用，以免造成内存泄露。 （问题二：java的垃圾回收有什么特点？）JAVA语言不允许程序员直接控制内存空间的使用。内存空间的分配和回收都是由JRE负责在后台自动进行的，尤其是无用内存空间的回收操作(garbagecollection,也称垃圾回收)，只能由运行环境提供的一个超级线程进行监测和控制。 （问题三：垃圾回收器什么时候会运行？）一般是在CPU空闲或空间不足时 自动进行垃圾回收，而程序员无法精确控制垃圾回收的时机和顺序等。 （问题四：什么样的对象符合垃圾回收条件？）当没有任何获得线程能访问一个对象时，该对象就符合垃圾回收条件。 （问题五：垃圾回收器是怎样工作的？）垃圾回收器如发现一个对象不能被任何活线程访问时，他将认为该对象符合删除条件，就将其加入回收队列，但不是立即销毁对象，何时销毁并释放内存是无法预知的。垃圾回收不能强制执行，然 而Java提供了一些方法（如：System.gc()方法），允许你请求JVM执行垃圾回收，而不是要求，虚拟机会尽其所能满足请求，但是不能保证JVM从内存中删除所有不用的对象。 （问题六：一个java程序能够耗尽内存吗？）可以。垃圾收集系统尝试在对 象不被使用时把他们从内存中删除。然而，如果保持太多活的对象，系统则可能会耗尽内存。垃圾回收器不能保证有足够的内存，只能保证可用内存尽可能的得到高效的管理。 （问题七：如何显示的使对象符合垃圾回收条件？） （1）空引用：当对象没有对他可到达引用时，他就符合垃圾回收的条件。也就是说如果没有对他的引用，删除对象的引用就可以达到目的，因此我们可以把引用变量设置为null，来符合垃圾回收的条件。 Java代码 1.StringBuffer sb = new StringBuffer("hello");
深入理解JVM 1 Java技术与Java虚拟机 说起Java，人们首先想到的是Java编程语言，然而事实上，Java是一种技术，它由四方面组成: Java编程语言、Java类文件格式、Java虚拟机和Java应用程序接口(Java API)。它们的关系如下图所示： 图1 Java四个方面的关系 运行期环境代表着Java平台，开发人员编写Java代码(.java文件)，然后将之编译成字节码(.class文件)。最后字节码被装入内存，一旦字节码进入虚拟机，它就会被解释器解释执行，或者是被即时代码发生器有选择的转换成机器码执行。从上图也可以看出Java平台由Java虚拟机和Java应用程序接口搭建，Java 语言则是进入这个平台的通道，用Java语言编写并编译的程序可以运行在这个平台上。这个平台的结构如下图所示：
在Java平台的结构中, 可以看出，Java虚拟机(JVM) 处在核心的位置，是程序与底层操作系统和硬件无关的关键。它的下方是移植接口，移植接口由两部分组成：适配器和Java操作系统, 其中依赖于平台的部分称为适配器；JVM 通过移植接口在具体的平台和操作系统上实现；在JVM 的上方是Java的基本类库和扩展类库以及它们的API，利用Java API编写的应用程序(application) 和小程序(Java applet) 可以在任何Java平台上运行而无需考虑底层平台, 就是因为有Java虚拟机(JVM)实现了程序与操作系统的分离，从而实现了Java 的平台无关性。 那么到底什么是Java虚拟机(JVM)呢？通常我们谈论JVM时，我们的意思可能是： 1. 对JVM规范的的比较抽象的说明； 2. 对JVM的具体实现； 3. 在程序运行期间所生成的一个JVM实例。 对JVM规范的的抽象说明是一些概念的集合，它们已经在书《The Java Virtual Machine Specification》（《Java虚拟机规范》）中被详细地描述了；对JVM的具体实现要么是软件，要么是软件和硬件的组合，它已经被许多生产厂商所实现，并存在于多种平台之上；运行Java程序的任务由JVM的运行期实例单个承担。在本文中我们所讨论的Java虚拟机(JVM)主要针对第三种情况而言。它可以被看成一个想象中的机器，在实际的计算机上通过软件模拟来实现，有自己想象中的硬件，如处理器、堆栈、寄存器等，还有自己相应的指令系统。 JVM在它的生存周期中有一个明确的任务，那就是运行Java程序，因此当Java程序启动的时候，就产生JVM的一个实例；当程序运行结束的时候，该实例也跟着消失了。下面我们从JVM的体系结构和它的运行过程这两个方面来对它进行比较深入的研究。 2 Java虚拟机的体系结构 刚才已经提到，JVM可以由不同的厂商来实现。由于厂商的不同必然导致JVM在实现上的一些不同，然而JVM还是可以实现跨平台的特性，这就要归功于设计JVM时的体系结构了。 我们知道，一个JVM实例的行为不光是它自己的事，还涉及到它的子系统、存储区域、数据类型和指令这些部分，它们描述了JVM的一个抽象的内部体系结构，其目的不光规定实现JVM时它内部的体系结构，更重要的是提供了一种方式，用于严格定义实现时的外部行为。每个JVM都有两种机制，一个是装载具有合适名称的类(类或是接口)，叫做类装载子系统；另外的一个负责执行包含在已装载的类或接口中的指令，叫做运行引擎。每个JVM又包括方法区、堆、Java栈、程序计数器和本地方法栈这五个部分，这几个部分和类装载机制与运行引擎机制一起组成的体系结构图为：
在C 中实现JAVA的存储管理机制 众所周知，JAVA语言最明显的优势在于用它设计的程序可以广泛地运行于互联网上所有安装了VM解释器的计算机上。然而，如今JAVA之所以在市场上如此流行，还得益于它的另一卖点：它提供了安全可靠和使用方便的存储管理机制。这是部分编程人员将它与其前身 C 语言对比后所得出的结论。本文将针对两种语言的内存（以对象为单位）使用机制，通过从灵活性、易用性和效率三个方面的比较，来证明这样一个事实：在C 中可以实现与JAVA一样的存储管理机制。 注：① C 的“指针使用”一列中并未列出形如*Instance的使用，因为这样做的实质不是指针使用； ②“指针复制”是指使得两个对象今后使用相同的一块内存区域，任何对此区域的修改同时会反映到这两个对象上； ③“内容复制”则指拷贝两个对象各自的存储区域，拷贝后内容相同，但各自保留自己的存储区，以后对任一者的修改不会影响另一者。 从上表可以看出，除了对象销毁机制以外，JAVA的对象其实是从C 中的对象和指针共同继承而来的。 但是，很多极力提倡JAVA语言的人似乎没有意识到这种关系。他们批评C 指针的概念太难被初学者接受。的确，对初学者来说，接受计算机存储器和指针的概念并不是轻而易举的事。事实上，很多程序员都经历过这样一个迷惘的阶段。但这并不意味着存在一种对存储器的解释可以完全避免“指针”这一概念——在JAVA语言中也是如此。现在有很多讲解JAVA语言的.教材，但真正能够从头到尾不出现“指针”或者类似概念（不包括抨击 C 语言时的使用）的，又有几本呢？ 特别地，JAVA初学者由于理解的障碍，经常提出像这样的问题：“为什么像int、
实例变量和类变量内存分配 Java向程序员许下一个承诺：无需关心内存回收，java提供了优秀的垃圾回收机制来回收已经分配的内存。大部分开发者肆无忌惮的挥霍着java程序的内存分配，从而造成java程序的运行效率低下！ java内存管理分为两方面： 1，内存的分配：指创建java对象时，jvm为该对象在堆内存中所分配的内存空间。 2，内存的回收：指当该java对象失去引用，变成垃圾时，jvm的垃圾回收机制自动清理该对象，并回收该对象占用的内存。 jvm的垃圾回收机制由一条后台线程完成。不断分配内存使得系统中内存减少，从而降低程序运行性能。大量分配内存的回收使得垃圾回收负担加重，降低程序运行性能。 一，实例变量和类变量（静态变量） java程序的变量大体可分为成员变量和局部变量。 其中局部变量有3类：形参、方法内的局部变量、代码块内的局部变量。 局部变量被存储在方法的栈内存中，生存周期随方法或代码块的结束而消亡。 在类内定义的变量被称为成员变量。没使用static修饰的称为成员变量，用static修饰的称为静态变量或类变量。 1.1实例变量和类变量的属性 在同一个jvm中，每个类只对应一个Class对象，但每个类可以创建多个java对象。 【其实类也是一个对象，所有类都是Class实例，每个类初始化后，系统都会为该类创建一个对应的Class实例，程序可以通过反射来获取某个类所对应的Class实例（Person.class 或Class.forName(“Person”)）】 因此同一个jvm中的一个类的类变量只需要一块内存空间；但对实例变量而言，该类每创建一次实例，就需要为该实例变量分配一块内存空间。 非静态函数需要通过对象调用，静态函数既可以通过类名调用，也可以通过对象调用，其实用对象调用静态函数，底层还是用类名调用来实现的！ 1.2实例变量的初始化时机 对实例变量而言，它属于java对象本身，每次创建java对象时都需要为实例变量分配内存空间，并执行初始化。
上次讲到引用类型和基本类型由于内存分配上的差异导致的性能问题。那么今天就来聊一下和内存释放（主要是gc）有关的话题。 事先声明一下：虽说sun公司已经被oracle吞并了，但是出于习惯，同时也为了偷懒节省打字，以下仍然称之为sun公司。 ★jvm的内存 在java虚拟机规范中（具体章节请看“这里”），提及了如下几种类型的内存空间： ◇栈内存（stack）：每个线程私有的。 ◇堆内存（heap）：所有线程公用的。 ◇方法区（method area）：有点像以前常说的“进程代码段”，这里面存放了每个加载类的反射信息、类函数的代码、编译时常量等信息。 ◇原生方法栈（native method stack）：主要用于jni中的原生代码，平时很少涉及。 关于栈内存（stack）和堆内存（heap），已经在上次的帖子中扫盲过了，大伙儿应该有点印象。由于今天咱们要讨论的“垃圾回收”话题，主要是和堆内存（heap）有关。其它的几个玩意儿不是今天讨论的重点。等以后有空了，或许可以单独聊一下。 ★垃圾回收机制简介 其实java虚拟机规范中并未规定垃圾回收的相关细节。垃圾回收具体该怎么搞，完全取决于各个jvm的设计者。所以，不同的jvm之间，gc的行为可能会有一定的差异。下面咱拿sun官方的jvm来简单介绍一下gc的机制。 ◇啥时候进行垃圾回收？ 一般情况下，当jvm发现堆内存比较紧张、不太够用时，它就会着手进行垃圾回收工作。但是大伙儿要认清这样一个残酷的事实：jvm进行gc的时间点是无法准确预知的。因为gc启动的时刻会受到各种运行环境因素的影响，随机性太大。 虽说咱们无法准确预知，但如果你想知道每次垃圾回收执行的情况，还是蛮方便的。可以通过jvm的命令行参数“-xx:+printgc”把相关信息打印出来。 另外，调用system.gc()只是建议jvm进行gc。至于jvm到底会不会做，那就不好说啦。通常不建议自己手动调用system.gc()，还是让jvm自行决定比较好。另外，使用jvm命令行参数“-xx:+disableexplicitgc”可以让system.gc()不起作用。 ◇谁来负责垃圾回收？ 一般情况下，jvm会有一个或多个专门的垃圾回收线程，由它们负责清理回收垃圾内存。 ◇如何发现垃圾对象？ 垃圾回收线程会从“根集（root set）”开始进行对象引用的遍历。所谓的“根集”，就是正在运行的线程中，可以访问的引用变量的集合（比如所有线程当前函数的参数和局部变量、当前类的成员变量等等）。垃圾回收线程先找出被根集直接引用的所有对象（不妨叫集合1），然后再找出被集合1直接引用的所有对象（不妨叫集合2），然后再找出被集合2直接引用的所有对象......如此循环往复，直到把能遍历到的对象都遍历完。 凡是从根集通过上述遍历可以到达的对象，都称为可达对象或有效对象；反之，则是不可达对象或失效对象（也就是垃圾）。 ◇如何清理/回收垃圾？ 通过上述阶段，就把垃圾对象都找出来。然后垃圾回收线程会进行相应的清理和回收工作，包括：把垃圾内存重新变为可用内存、进行内存的整理以消除内存碎片、等等。这个过程会涉及到若干算法，有兴趣的同学可以参见“这里”。限于篇幅，咱就不深入聊了。 ◇分代 早期的jvm是不采用分代技术的，所有被gc管理的对象都存放在同一个堆里面。这么做的缺点比较明显：每次进行gc都要遍历所有对象，开销很大。其实大部分的对象生命周期都很短（短命对象），只有少数对象比较长寿；在这些短命对象中，又只有少数对象占用的内存空间大；其它大量的短命对象都属于小对象（很符合二八原理）。 有鉴于此，从jdk 1.2之后，jvm开始使用分代的垃圾回收（generational garbage collection）。jvm把gc相关的内存分为年老代（tenured）和年轻代（nursery）、持久代（permanent，对应于jvm规范的方法区）。大部分对象在刚创建时，都位于年轻代。如果某对象经历了几轮gc还活着（大龄对象），就把它移到年老代。另外，如果某个对象在创建时比较大，可能就直接被丢到年老代。经过这种策略，使得年轻代总是保存那些短命的小对象。在空间尺寸上，年轻代相对较小，而年老代相对较大。 因为有了分代技术，jvm的gc也相应分为两种：主要收集（major collection）和次要收集（minor collection）。主要收集同时清理年老代和年轻代，因此开销很大，不常进行；次要收集仅仅清理年轻代，开销很小，经常进行。 ★gc对性能会有啥影响？ 刚才介绍了gc的大致原理，那gc对性能会造成哪些影响捏？主要有如下几个方面： ◇造成当前运行线程的停顿 早期的gc比较弱智。在它工作期间，所有其它的线程都被暂停（以免影响垃圾回收工作）。等到gc干完活，其它线程再继续运行。所以，早期jdk的gc一旦开始工作，整个程序就会陷入假死状态，失去各种响应。
JVM参数Elasticsearch默认值Environment变量 -Xms 256m ES_MIN_MEM -Xmx 1g ES_MAX_MEM -Xms and -Xmx ES_HEAP_SIZE -Xmn ES_HEAP_NEWSIZE -XX:MaxDirectMemorySize ES_DIRECT_SIZE -Xss 256k -XX:UseParNewGC + -XX:UseConcMarkSweepGC + -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 75 -XX:UseCMSInitiatingOccupancyOnly + -XX:UseCondCardMark (commented out) 首先你注意到的是，Elasticsearch预留了256M到1GB的堆内存。 这个设置适用于开发和演示环境。开发人员只需要简单的解压发行包，再执 行./bin/elasticsearch -f就完成了Elasticsearch的安装。当然这点对于开发来说非常棒，并且在很多场景下都能工作，但是当你需要更多内存来降低Elasticsearch负载的时候就不行了，你需要比2GB RAM更多的可用内存。
ES_MIN_MEM/ES_MAX_MEM是控制堆大小的配置。新的ES_HEAP_SIZE变量是一个更为便利的选择，因为将堆的初始大小和最大值设为相同。也推荐在分配堆内存时尽可能不要用内存的碎片。内存碎片对于性能优化来说非常不利。 ES_HEAP_NEWSIZE是可选参数，它控制堆的子集大小，也就是新生代的大小。 ES_DIRECT_SIZE控制本机直接内存大小，即JVM管理NIO框架中使用的数据区域大小。本机直接内存可以被映射到虚拟地址空间上，这样在64位的机器上更高效，因为可以规避文件系统缓冲。Elasticsearch对本机直接内存没有限制(可能导致OOM)。 由于历史原因Java虚拟机有多个垃圾收集器。可以通过以下的JVM参数组合启用： JVM parameter Garbage collector -XX:+UseSerialGC serial collector -XX:+UseParallelGC parallel collector -XX:+UseParallelOldGC Parallel compacting collector -XX:+UseConcMarkSweepGC Concurrent-Mark-Sweep (CMS) collector -XX:+UseG1GC Garbage-First collector (G1) UseParNewGC和UseConcMarkSweepGC组合启用垃圾收集器的并发多线程模式。UseConcMarkSweepGC自动选择UseParNewGC模式并禁用串行收集器（Serial collector）。在Java6中这是默认行为。 CMSInitiatingOccupancyFraction提炼了一种CMS（Concurrent-Mark-Sweep）垃圾收集设置；它将旧生代触发垃圾收集的阀值设为75.旧生代的大小是堆大小减去新生代大小。这告诉JVM当堆内容达到75%时启用垃圾收集。这是个估计的值，因为越小的堆可能需要越早启动GC。 UseCondCardMark将在垃圾收集器的card table使用时，在marking之前进行额外的判断，避免冗余的store操作。UseCondCardMark不影响Garbage-First收集器。强烈推荐在高并发场景下配置这个参数（规避card table marking技术在高并发场景下的降低吞吐量的负面作用）。在ElasticSearch中，这个参数是被注释掉的。 有些配置可以参考诸如Apache Cassandra项目，他们在JVM上有类似的需求。 总而言之，ElastciSearch配置上推荐： 1. 不采用自动的堆内存配置，将堆大小默认最大值设为1GB 2.调整触发垃圾收集的阀值，比如将gc设为75%堆大小的时候触发，这样不会影响性能。 3.禁用Java7默认的G1收集器，前提是你的ElasticSearch跑在Java7u4以上的版本上。JVM进程的内存结果 JVM内存由几部分组成： Java代码本身：包括内部代码、数据、接口，调试和监控代理或者字节码指令 非堆内存：用于加载类 栈内存：用于为每个线程存储本地变量和操作数
目录 1.虚拟机内存结构 (1) 2.对象在内存中的布局 (3) 3.判断对象是否死亡 (4) 4.引用的4中情况 (4) 5.垃圾收集算法 (5) 6.HotSpot虚拟机算法实现 (6) 7.如何在GC发生时让所有线程都要附近的安全点停下 (6) 8.垃圾收集器 (7) 9.GC日志 (9) 10.内存分配 (10) 11.Class类文件的结构 (10) 12.类的生命周期 (13) 13.类加载器 (15) 14.运行时栈帧的结构 (16) 15. 方法调用 (18) 16. 分派 (19) 17.虚方法表 (19) 18.Java内存模型（JMM） (19) 19.内存间的交互 (20) 20.volatile变量 (20) 21.原子性 (21) 22.可见性 (22) 23.有序性 (22) 24.先行发生原则 (22) 25.Java线程调度 (23) 26.线程的状态 (24) 27.线程安全 (25) 28.线程安全的实现方法 (26) 29.锁优化 (27) 30.编译优化技术 (29) 1.虚拟机内存结构 线程私有：虚拟机栈，本地方法栈，程序计数器 线程共享：堆，方法区（包括运行时常量池）
1.1程序计数器 当前程序锁执行的字节码行号指示器，记录下一条需要执行的 指令。 1.2虚拟机栈 生命周期与线程相同，每个方法在执行时都会创建一个栈帧。 方法执行的过程，就是栈帧入栈到出栈的过程。 栈帧用于存放局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等 信息。 局部变量表存放了编译期可知的基本数据类型和对象引用。1.3 本地方法栈 为虚拟机使用到的Native方法服务。 目前HotSpot虚拟机将本地方法栈和虚拟机栈合二为一。 1.4堆 存放对象实例，所有线程共享。 1.5 方法区（永久代） 存放被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译器编 译后的代码等。
硬盘 heap stack Data code 内存 程序 操作系统代码 程序代码 New ，在堆里面为属性分配空间，初始化（String 默认值为null ） 声明的时候非配空间，初始值为null （局部变量，方法参数） 全局变量 存放程序所需要的代码 类变量，全局字符串，常量存放在数据段
Java内存分配与管理是Java的核心技术之一，之前我们曾介绍过Java的内存管理与内存泄露以及Java垃圾回收方面的知识，今天我们再次深入Java核心，详细介绍一下Java 在内存分配方面的知识。一般Java在内存分配时会涉及到以下区域： ◆寄存器：我们在程序中无法控制 ◆栈：存放基本类型的数据和对象的引用，但对象本身不存放在栈中，而是存放在堆中 ◆堆：存放用new产生的数据 ◆静态域：存放在对象中用static定义的静态成员 ◆常量池：存放常量
◆非RAM存储：硬盘等永久存储空间 Java内存分配中的栈 在函数中定义的一些基本类型的变量数据和对象的引用变量都在函数的栈内存中分配。 当在一段代码块定义一个变量时，Java就在栈中为这个变量分配内存空间，当该变量退出该作用域后，Java会自动释放掉为该变量所分配的内存空间，该内存空间可以立即被另作他用。 Java内存分配中的堆 堆内存用来存放由new创建的对象和数组。在堆中分配的内存，由Java虚拟机的自动垃圾回收器来管理。 在堆中产生了一个数组或对象后，还可以在栈中定义一个特殊的变量，让栈中这个变量的取值等于数组或对象在堆内存中的首地址，栈中的这个变量就成了数组或对象的引用变量。引用变量就相当于是为数组或对象起的一个名称，以后就可以在程序中使用栈中的引用变量来访问堆中的数组或对象。引用变量就相当于是为数组或者对象起的一个名称。 引用变量是普通的变量，定义时在栈中分配，引用变量在程序运行到其作用域之外后被释放。而数组和对象本身在堆中分配，即使程序运行到使用new 产生数组或者对象的语句所在的代码块之外，数组和对象本身占据的内存不会被释放，数组和对象在没有引用变量指向它的时候，才变为垃圾，不能在被使用，但仍然占据内存空间不放，在随后的一个不确定的时间被垃圾回收器收走（释放掉）。这也是Java 比较占内存的原因。 实际上，栈中的变量指向堆内存中的变量，这就是Java中的指针！ 常量池(constant pool) 常量池指的是在编译期被确定，并被保存在已编译的.class文件中的一些数据。除了包含代码中所定义的各种基本类型（如int、long等等）和对象型（如String及数组）的常量值(final)还包含一些以文本形式出现的符号引用，比如： ◆类和接口的全限定名； ◆字段的名称和描述符； ◆方法和名称和描述符。 虚拟机必须为每个被装载的类型维护一个常量池。常量池就是该类型所用到常量的一个有序集和，包括直接常量（string,integer和floating point常量）和对其他类型，字段和
Java 中的堆和栈 简单的说： Java把内存划分成两种：一种是栈内存，一种是堆内存。 在函数中定义的一些基本类型的变量和对象的引用变量都在函数的栈内存中分配。 当在一段代码块定义一个变量时，Java就在栈中为这个变量分配内存空间，当超过变量的作用域后，Java会自动释放掉为该变量所分配的内存空间，该内存空间可以立即被另作他用。 堆内存用来存放由new创建的对象和数组。 在堆中分配的内存，由Java虚拟机的自动垃圾回收器来管理。 在堆中产生了一个数组或对象后，还可以在栈中定义一个特殊的变量，让栈中这个变量的取值等于数组或对象在堆内存中的首地址，栈中的这个变量就成了数组或对象的引用变量。 引用变量就相当于是为数组或对象起的一个名称，以后就可以在程序中使用栈中的引用变量来访问堆中的数组或对象。 具体的说： 栈与堆都是Java用来在Ram中存放数据的地方。与C++不同，Java自动管理栈和堆，程序员不能直接地设置栈或堆。 Java的堆是一个运行时数据区,类的(对象从中分配空间。这些对象通过new、newarray、anewarray和multianewarray等指令建立，它们不需要程序代码来显式的释放。堆是由垃圾回收来负责的，堆的优势是可以动态地分配内存大小，生存期也不必事先告诉编译器，因为它是在运行时动态分配内存的，Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。但缺点是，由于要在运行时动态分配内存，存取速度较慢。 栈的优势是，存取速度比堆要快，仅次于寄存器，栈数据可以共享。但缺点是，存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的，缺乏灵活性。栈中主要存放一些基本类型的变量（,int, short, long, byte, float, double, boolean, char）和对象句柄。 栈有一个很重要的特殊性，就是存在栈中的数据可以共享。假设我们同时定义： int a = 3; int b = 3； 编译器先处理int a = 3；首先它会在栈中创建一个变量为a的引用，然后查找栈中是否有3这个值，如果没找到，就将3存放进来，然后将a指向3。接着处理int b = 3；在创建完b的引用变量后，因为在栈中已经有3这个值，便将b直接指向3。这样，就出现了a与b同时均指向3的情况。这时，如果再令a=4；那么编译器会重新搜索栈中是否有4值，如果没有，则将4存放进来，并令a指向4；如果已经有了，则直接将a指向这个地址。因此a值的改变不会影响到b 的值。要注意这种数据的共享与两个对象的引用同时指向一个对象的这种共享是不同的，因为这种情况a的修改并不会影响到b, 它是由编译器完成的，它有利于节省空间。而一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态，会影响到另一个对象引用变量。 String是一个特殊的包装类数据。可以用： String str = new String("abc"); String str = "abc"; 两种的形式来创建，第一种是用new()来新建对象的，它会在存放于堆中。每调用一次就会创建一个新的对象。 而第二种是先在栈中创建一个对String类的对象引用变量str，然后查找栈中有没有存放"abc"，如果没有，则将"abc"存放进栈，并令str指向”abc”，如果已经有”abc”则直接令 str指向“abc”。 比较类里面的数值是否相等时，用equals()方法；当测试两个包装类的引用是否指向同一个对象时，用==，下面用例子说明上面的理论。 String str1 = "abc"; String str2 = "abc"; System.out.println(str1==str2); //true
深入理解java虚拟机 （一）虚拟机内存划分 Java虚拟机在执行Java程序时，会把它管理的内存划分为若干个不同的数据区。这些区域有不同的特性，起不同的作用。它们有各自的创建时间，销毁时间。有的区域随着进程的启动而创建，随着进程结束而销毁，有的则始终贯穿虚拟机整个生命周期。 Java虚拟机运行时内存区域主要分为七部分，分别是：程序计数器，Java虚拟机栈，本地方法栈，方法区，Java堆，运行时常量池，直接内存。 如上图所示（图片来源于网络）： 蓝色区域包裹的部分为运行时几个数据区域： 白色的部分为线程私有的，既随着线程的启动而创建。每个线程都拥有各自的一份内存区域。它们是：JAVA栈（JAVA STACK），本地方法栈(NATIVE METHOD STACK),和程序计数器（PROGRAM COUNTER REGISTER）。 黄色部分是线程共享的，所有的线程共享该区域的内容。他们是： 方法区（METHOD AREA），堆（HEAP）。 我们分别来介绍这些区域。 （1）程序计数器（program counter register）
学过计算机组成原理的都知道计算机处理器中的程序计数器。当处理器执行一条指令时，首先需要根据PC中存放的指令地址，将指令由内存取到指令寄存器中，此过程称为“取指令”。与此同时，PC中的地址或自动加1或由转移指针给出下一条指令的地址。此后经过分析指令，执行指令。完成第一条指令的执行，而后根据PC取出第二条指令的地址，如此循环，执行每一条指令。 处理器的程序计数器是指寄存器，而java程序计数器是指一小块内存空间。java代码编译字节码之后，虚拟机会一行一行的解释字节码，并翻印成本地代码。这个程序计数器盛放的就是当前线程所执行字节码的行号的指示器。在虚拟机概念模型中，字节码解释器工作室就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支，循环，跳转，异常处理等都依赖于它。 Java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式实现的，因此为了线程切换后还能恢复执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器。 如果线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果执行的是Java Native方法，这个计数器值为空。 而且程序计数器是Java虚拟机中没有规定任何OutOfMemoryError的区域。 （2）虚拟机栈 Java虚拟机栈（VM Stack）也是线程私有的，因此它的生命周期也和线程相同。它存放的是Java方法执行时的数据，既描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法开始执行的时候，都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于储存局部变量表、栈操作数、动态链接、方法出口等信息。每个方法从调用到执行完成就对应一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。经常有人把Java内存分为堆内存和栈内存，这种是比较粗糙的分法，很大原因是大多数程序‘猿’最关注的，与对象内存分配最密切的区域就是堆和栈。局部变量表存放的是编译器可知的各种基本数据类型(boolean 、byte、int、long、char、short、float、double)、对象引用（reference类型）和returnAddress类型（它指向了一条字节码指令的地址）。其中64bit长度的long和double会占用两个局部变量空间(Slot)，其余的数据类型只占用一个。局部变量表所需的内存空间是在编译时期确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。在Java虚拟机规范中，对这部分区域规定了两种异常：1、当一个线程的栈深度大于虚拟机所允许的深度的时候，将会抛出StackOverflowError异常； 2、如果当创建一个新的线程时无法申请到足够的内存，则会抛出OutOfMemeryError异常。 （3）本地方法栈 本地方法栈（Native Method Stack）与虚拟机栈所发挥的作用是十分相似的，他们之间的区别不过是虚拟机栈为Java方法字节码服务，而本地方法栈则为Native方法服务。在虚拟机规范中对本地方法使用的语言和使用方法与数据结构没有强制规定，因此具体的虚拟机可