java运行时数据区域和类结构详解

Java运行时数据区域

java运行时数据区可以分为：方法区、虚拟机栈、本地方法栈、堆和程序计数器

线程私有：虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器

线程共享：方法区、堆

程序计数器

一块较小的内存空间，当前线程所执行字节码的行号指示器，它是程序控制流的指示器，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。

每条线程都拥有一个独立的程序计数器。

Java虚拟机栈

线程私有的，它的生命周期与线程相同。

每个方法被执行时，java虚拟机都会创建一个栈帧，用于存储 局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息

动态链接：符号在运行中转化为直接引用的过程，就是动态连接（预支对应的静态连接，是指类加载阶段将静态的符号引用转成）。

本地方法栈

作用于java虚拟机栈类似，不过作用的是本地的native 方法。

java堆

线程共享的一块内存区域，用来存放对象实例。“几乎”所有的对象都分配在堆中。

由于及时编译，特别是逃逸分析技术日益请打，对象也不一定分配在堆中（可能栈上分配和标量替换）。

java堆中可以划分出多个线程私有的分配缓冲区（TLAB）来提高对象分配效率，这个TLAB只保证该线程才能在此分配，但是所有线程都是可以进行访问的。

方法区

线程共享，存放虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编辑器编译后的代码缓存等数据。

方法区的运行时常量池：存放 类加载器中加载Class文件中的常量池表。

java对象内存分配

字节码new 指令 -> 检查常量池 ->类加载器（加载、连接（检查、准备、解析）、初始化）

检查后，就要为新生对象进行内存分配了。分配策略：

逃逸分析

分析对象的作用域是否在本方法中，如果只有在本方法中，那么他可以栈上分配，逃逸分析jdk7以后是默认开启的。

new 的对象不一定在堆中，他可能在栈上分配和标量替换

栈上分配：JVM调优方式之一，方法的对象如果不逃逸在外，那么它可以分配在栈上，他的生命周期与方法调用一致，减小GC的压力。

标量替换：如果对象不存在逃逸，JVM可能不会创建该对象，而是将该对象变量分解成若干个成员变量所替换，这样就可以在栈帧或寄存器上分配（不用连续的空间），jdk7默认开启。标量替换优先于栈上分配。

TLAB:线程本地分配缓存区（也是堆中）

Eden中分配内存时，如果多个线程都同时分配内存，会造成指针碰撞情况，为了提高对象分配效率，使用TLAB。

线程初始化时，会申请一点指定大小的内存，只提供当前线程进行内存分配，这样每个线程都单独拥有一个空间。

TLAB是虚拟机在堆内存的eden划分出来的一块专用空间。

TLAB没有没有足够空间来满足操作时，需要向当前线程重新申请新的TLAB

java类文件结构

class 字节码的文件结构，严格按照顺序记性解析

类型	名称	备注
u4	magic	魔数，识别Class文件格式,值为：0XCAFEBABE
u2	minor_version	副版本号
u2	major_version	主版本号，45-？，JDK13为57，JDK8为52
u2	constant_pool_count	常量池计算器
cp_info	constant_pool	常量池，class资源库
u2	access_flags	访问标志，public、final等9个标志。有16个标志位，每一位标识一种访问标志。
u2	this_flags	类索引，常量池中的索引值
u2	super_class	父类索引，常量池中的索引值
u2	interfaces_count	接口计数器
u2	interfaces	接口索引集合,常量池中的索引值
u2	fields_count	字段个数
field_info	fields	字段集合, 字段标志（public、static等）、字段名常量索引、描述常量索引（类型）
u2	methods_count	方法计数器
method_info	methods	方法集合,和字段集合差不多，方法标志、方法名索引、方法描述索引（返回类型、方法参数列表）
u2	attributes_count	附加属性计数器
attribute_info	attributes	附加属性集合

常量池

常量池分为：字面量和符号引用

字面量：文本字符串、final常量值等

符号引用：

• 类、接口全限定名
• 字段、方法的名称和描述符
• 方法句柄和类型
• 动态调用点和动态常量

常量池项目类型：

属性表

Class 文件、字段表、方法表都可以携带自己的属性表集合,描述某些场景专有的信息

属性（部分）有：

比如Code属性，

类加载机制

类加载过程：

加载 -> 链接 （验证、准备、解析） -> 初始化

加载：用类加载器加载字节码

验证：验证字节码的合法性（满足约束条件）

准备：被加载类的静态字段分配内存

解析：符号引用解析成实际引用。

初始化：初始化常量、静态类

类加载器：

启动类加载器：加载最基础的最重要的类，如JRE的lib下的jar包中的类

扩展类加载器：他的弗雷是启动类加载器，主要加载相对次要但又通用的类，如JRE的lib/ext下的jar的类

应用类加载器：他的父类是扩展类加载器，负责加载应用程序路径下的类。（指虚拟机参数 -cp/-classpath、系统变量 java.class.path或环境变量 CLASSPATH 所指定的路径）

同一字节流经过不同类加载器加载，也会得到两个不同的类。

双亲委派模式：让父加载器尽量加载

双亲委派模式的破坏：

1）如果上层类加载器加载的类 加载 下层的类加载器加载的类

java引入了上下文类加载器，可以打通弗雷加载器去请求子类加载器加载的行为。如JNDI调用服务代码的时候。

2）OSGI热部署，使用网状的类加载模式。

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持自学编程网。