【正文】 60。u2 fields_count。field_info fields[fields_count]。u2 methods_count。method_info methods[methods_count]。u2 attributes_count。attribute_info attributes[attributes_count]。}需要詳細(xì)了解的話，可以仔細(xì)閱讀《JVM Specification》的第四章“The class File Format”，這里不再詳細(xì)說明。友情提示：Class Loader只管加載，只要符合文件結(jié)構(gòu)就加載，至于說能不能運(yùn)行，則不是它負(fù)責(zé)的，那是由Execution Engine負(fù)責(zé)的。qExecution Engine執(zhí)行引擎執(zhí)行引擎也叫做解釋器(Interpreter)，負(fù)責(zé)解釋命令，提交操作系統(tǒng)執(zhí)行。qNative Interface本地接口本地接口的作用是融合不同的編程語言為Java所用，它的初衷是融合C/C++程序，Java誕生的時(shí)候是C/C++橫行的時(shí)候，要想立足，必須有一個(gè)聰明的、睿智的調(diào)用C/C++程序，于是就在內(nèi)存中專門開辟了一塊區(qū)域處理標(biāo)記為native的代碼，它的具體做法是Native Method Stack中登記native方法，在Execution Engine執(zhí)行時(shí)加載native libraies。目前該方法使用的是越來越少了，除非是與硬件有關(guān)的應(yīng)用，比如通過Java程序驅(qū)動(dòng)打印機(jī)，或者Java系統(tǒng)管理生產(chǎn)設(shè)備，在企業(yè)級(jí)應(yīng)用中已經(jīng)比較少見，因?yàn)楝F(xiàn)在的異構(gòu)領(lǐng)域間的通信很發(fā)達(dá)，比如可以使用Socket通信，也可以使用Web Service等等，不多做介紹。qRuntime data area運(yùn)行數(shù)據(jù)區(qū)運(yùn)行數(shù)據(jù)區(qū)是整個(gè)JVM的重點(diǎn)。我們所有寫的程序都被加載到這里，之后才開始運(yùn)行，Java生態(tài)系統(tǒng)如此的繁榮，得益于該區(qū)域的優(yōu)良自治，下一章節(jié)詳細(xì)介紹之。整個(gè)JVM框架由加載器加載文件，然后執(zhí)行器在內(nèi)存中處理數(shù)據(jù)，需要與異構(gòu)系統(tǒng)交互是可以通過本地接口進(jìn)行，瞧，一個(gè)完整的系統(tǒng)誕生了！2 JVM的內(nèi)存管理所有的數(shù)據(jù)和程序都是在運(yùn)行數(shù)據(jù)區(qū)存放，它包括以下幾部分：qStack棧棧也叫棧內(nèi)存，是Java程序的運(yùn)行區(qū)，是在線程創(chuàng)建時(shí)創(chuàng)建，它的生命期是跟隨線程的生命期，線程結(jié)束棧內(nèi)存也就釋放，對(duì)于棧來說不存在垃圾回收問題，只要線程一結(jié)束，該棧就Over。問題出來了：棧中存的是那些數(shù)據(jù)呢？又什么是格式呢？棧中的數(shù)據(jù)都是以棧幀（Stack Frame）的格式存在，棧幀是一個(gè)內(nèi)存區(qū)塊，是一個(gè)數(shù)據(jù)集，是一個(gè)有關(guān)方法(Method)和運(yùn)行期數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集，當(dāng)一個(gè)方法A被調(diào)用時(shí)就產(chǎn)生了一個(gè)棧幀F(xiàn)1，并被壓入到棧中，A方法又調(diào)用了B方法，于是產(chǎn)生棧幀F(xiàn)2也被壓入棧，執(zhí)行完畢后，先彈出F2棧幀，再彈出F1棧幀，遵循“先進(jìn)后出”原則。那棧幀中到底存在著什么數(shù)據(jù)呢？棧幀中主要保存3類數(shù)據(jù)：本地變量（Local Variables），包括輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)以及方法內(nèi)的變量；棧操作（Operand Stack），記錄出棧、入棧的操作；棧幀數(shù)據(jù)（Frame Data），包括類文件、方法等等。光說比較枯燥，我們畫個(gè)圖來理解一下Java棧，如下圖所示：圖示在一個(gè)棧中有兩個(gè)棧幀，棧幀2是最先被調(diào)用的方法，先入棧，然后方法2又調(diào)用了方法1，棧幀1處于棧頂?shù)奈恢?，棧?處于棧底，執(zhí)行完畢后，依次彈出棧幀1和棧幀2，線程結(jié)束，棧釋放。qHeap堆內(nèi)存一個(gè)JVM實(shí)例只存在一個(gè)堆類存，堆內(nèi)存的大小是可以調(diào)節(jié)的。類加載器讀取了類文件后，需要把類、方法、常變量放到堆內(nèi)存中，以方便執(zhí)行器執(zhí)行，堆內(nèi)存分為三部分：Permanent Space永久存儲(chǔ)區(qū)永久存儲(chǔ)區(qū)是一個(gè)常駐內(nèi)存區(qū)域，用于存放JDK自身所攜帶的Class,Interface的元數(shù)據(jù)，也就是說它存儲(chǔ)的是運(yùn)行環(huán)境必須的類信息，被裝載進(jìn)此區(qū)域的數(shù)據(jù)是不會(huì)被垃圾回收器回收掉的，關(guān)閉JVM才會(huì)釋放此區(qū)域所占用的內(nèi)存。Young Generation Space新生區(qū)新生區(qū)是類的誕生、成長、消亡的區(qū)域，一個(gè)類在這里產(chǎn)生，應(yīng)用，最后被垃圾回收器收集，結(jié)束生命。新生區(qū)又分為兩部分：伊甸區(qū)（Eden space）和幸存者區(qū)（Survivor pace），所有的類都是在伊甸區(qū)被new出來的。幸存區(qū)有兩個(gè)：0區(qū)（Survivor 0 space）和1區(qū)（Survivor 1 space）。當(dāng)伊甸園的空間用完時(shí)，程序又需要?jiǎng)?chuàng)建對(duì)象，JVM的垃圾回收器將對(duì)伊甸園區(qū)進(jìn)行垃圾回收，將伊甸園區(qū)中的不再被其他對(duì)象所引用的對(duì)象進(jìn)行銷毀。然后將伊甸園中的剩余對(duì)象移動(dòng)到幸存0區(qū)。若幸存0區(qū)也滿了，再對(duì)該區(qū)進(jìn)行垃圾回收，然后移動(dòng)到1區(qū)。那如果1區(qū)也滿了呢？再移動(dòng)到養(yǎng)老區(qū)。Tenure generation space養(yǎng)老區(qū)養(yǎng)老區(qū)用于保存從新生區(qū)篩選出來的JAVA對(duì)象，一般池對(duì)象都在這個(gè)區(qū)域活躍。三個(gè)區(qū)的示意圖如下：qMethod Area方法區(qū)方法區(qū)是被所有線程共享，該區(qū)域保存所有字段和方法字節(jié)碼，以及一些特殊方法如構(gòu)造函數(shù)，接口代碼也在此定義。qPC Register程序計(jì)數(shù)器每個(gè)線程都有一個(gè)程序計(jì)數(shù)器，就是一個(gè)指針，指向方法區(qū)中的方法字節(jié)碼，由執(zhí)行引擎讀取下一條指令。qNative Method Stack本地方法棧3 JVM相關(guān)問題問：堆和棧有什么區(qū)別答：堆是存放對(duì)象的，但是對(duì)象內(nèi)的臨時(shí)變量是存在棧內(nèi)存中，如例子中的methodVar是在運(yùn)行期存放到棧中的。棧是跟隨線程的，有線程就有棧，堆是跟隨JVM的，有JVM就有堆內(nèi)存。問：堆內(nèi)存中到底存在著什么東西？答：對(duì)象，包括對(duì)象變量以及對(duì)象方法。問：類變量和實(shí)例變量有什么區(qū)別？答：靜態(tài)變量是類變量，非靜態(tài)變量是實(shí)例變量，直白的說，有static修飾的變量是靜態(tài)變量，沒有static修飾的變量是實(shí)例變量。靜態(tài)變量存在方法區(qū)中，實(shí)例變量存在堆內(nèi)存中。問：我聽說類變量是在JVM啟動(dòng)時(shí)就初始化好的，和你這說的不同呀！答：那你是道聽途說，信我的，沒錯(cuò)。問：Java的方法（函數(shù)）到底是傳值還是傳址？答：都不是，是以傳值的方式傳遞地址，具體的說原生數(shù)據(jù)類型傳遞的值，引用類型傳遞的地址。對(duì)于原始數(shù)據(jù)類型，JVM的處理方法是從Method Area或Heap中拷貝到Stack，然后運(yùn)行frame中的方法，運(yùn)行完畢后再把變量指拷貝回去。問：為什么會(huì)產(chǎn)生OutOfMemory產(chǎn)生？答：一句話：Heap內(nèi)存中沒有足夠的可用內(nèi)存了。這句話要好好理解，不是說Heap沒有內(nèi)存了，是說新申請(qǐng)內(nèi)存的對(duì)象大于Heap空閑內(nèi)存，比如現(xiàn)在Heap還空閑1M，于是就會(huì)報(bào)OutOfMemory了，于是就只出現(xiàn)一次OutOfMemory，GC也正常了，看起來像偶發(fā)事件，就是這么回事。但如果此時(shí)GC沒有回收就會(huì)產(chǎn)生掛起情況，系統(tǒng)不響應(yīng)了。問：我產(chǎn)生的對(duì)象不多呀，為什么還會(huì)產(chǎn)生OutOfMemory？答：你繼承層次忒多了，Heap中產(chǎn)生的對(duì)象是先產(chǎn)生父類，然后才產(chǎn)生子類，明白不？問：OutOfMemory錯(cuò)誤分幾種？答：分兩種，分別是“OutOfMemoryError:java heap size”和”O(jiān)utOfMemoryError: PermGen space”，兩種都是內(nèi)存溢出，heap size是說申請(qǐng)不到新的內(nèi)存了，這個(gè)很常見，檢查應(yīng)用或調(diào)整堆內(nèi)存大小。“PermGen space”是因?yàn)橛谰么鎯?chǔ)區(qū)滿了，這個(gè)也很常見，一般在熱發(fā)布的環(huán)境中出現(xiàn)，是因?yàn)槊看伟l(fā)布應(yīng)用系統(tǒng)都不重啟，久而久之永久存儲(chǔ)區(qū)中的死對(duì)象太多導(dǎo)致新對(duì)象無法申請(qǐng)內(nèi)存，一般重新啟動(dòng)一下即可。問：為什么會(huì)產(chǎn)生StackOverflowError？答：因?yàn)橐粋€(gè)線程把Stack內(nèi)存全部耗盡了，一般是遞歸函數(shù)造成的。問：一個(gè)機(jī)器上可以看多個(gè)JVM嗎？JVM之間可以互訪嗎？答：可以多個(gè)JVM，只要機(jī)器承受得了。JVM之間是不可以互訪，你不能在AJVM中訪問BJVM的Heap內(nèi)存，這是不可能的。在以前老版本的JVM中，會(huì)出現(xiàn)AJVM Crack后影響到BJVM，現(xiàn)在版本非常少見。問：為什么Java要采用垃圾回收機(jī)制，而不采用C/C++的顯式內(nèi)存管理？答：為了簡單，內(nèi)存管理不是每個(gè)程序員都能折騰好的。問：為什么你沒有詳細(xì)介紹垃圾回收機(jī)制？答：垃圾回收機(jī)制每個(gè)JVM都不同，JVM Specification只是定義了要自動(dòng)釋放內(nèi)存，也就是說它只定義了垃圾回收的抽象方法，具體怎么實(shí)現(xiàn)各個(gè)廠商都不同，算法各異，這東西實(shí)在沒必要深入。問：JVM中到底哪些區(qū)域是共享的？哪些是私有的？答：Heap和Method Area是共享的，其他都是私有的，問：什么是JIT，你怎么沒說？答：JIT是指Just In Time，有的文檔把JIT作為JVM的一個(gè)部件來介紹，有的是作為執(zhí)行引擎的一部分來介紹，這都能理解。Java剛誕生的時(shí)候是一個(gè)解釋性語言，別噓，即使編譯成了字節(jié)碼（byte code）也是針對(duì)JVM的，它需要再次翻譯成原生代碼(native code)才能被機(jī)器執(zhí)行，于是效率的擔(dān)憂就提出來了。Sun為了解決該問題提出了一套新的機(jī)制，好，你想編譯成原生代碼，沒問題，我在JVM上提供一個(gè)工具，把字節(jié)碼編譯成原生碼，下次你來訪問的時(shí)候直接訪問原生碼就成了，于是JIT就誕生了，就這么回事。問：JVM還有哪些部分是你沒有提到的？答：JVM是一個(gè)異常復(fù)雜的東西，寫一本磚頭書都不為過，還有幾個(gè)要說明的：常量池（constant pool）：按照順序存放程序中的常量，并且進(jìn)行索引編號(hào)的區(qū)域。比如int i =100，這個(gè)100就放在常量池中。安全管理器（Security Manager）：提供Java運(yùn)行期的安全控制，防止惡意攻擊，比如指定讀取文件，寫入文件權(quán)限，網(wǎng)絡(luò)訪問，創(chuàng)建進(jìn)程等等，Class Loader在Security Manager認(rèn)證通過后才能加載class文件的。方法索引表（Methods table），記錄的是每個(gè)method的地址信息，Stack和Heap中的地址指針其實(shí)是指向Methods table地址。問：()？答：因?yàn)轱@式聲明是做堆內(nèi)存全掃描，也就是Full GC，是需要停止所有的活動(dòng)的（StopThe World Collection），你的應(yīng)用能承受這個(gè)嗎？問：JVM有哪些調(diào)整參數(shù)？答：非常多，自己去找，堆內(nèi)存、棧內(nèi)存的大小都可以定義，甚至是堆內(nèi)存的三個(gè)部分、新生代的各個(gè)比例都能調(diào)整。JVM內(nèi)存管理：深入Java內(nèi)存區(qū)域與OOMJava與C++之間有一堵由內(nèi)存動(dòng)態(tài)分配和垃圾收集技術(shù)所圍成的高墻，墻外面的人想進(jìn)去，墻里面的人卻想出來。概述：對(duì)于從事C、C++程序開發(fā)的開發(fā)人員來說，在內(nèi)存管理領(lǐng)域，他們即是擁有最高權(quán)力的皇帝又是執(zhí)行最基礎(chǔ)工作的勞動(dòng)人民——擁有每一個(gè)對(duì)象的“所有權(quán)”，又擔(dān)負(fù)著每一個(gè)對(duì)象生命開始到終結(jié)的維護(hù)責(zé)任。對(duì)于Java程序員來說，不需要在為每一個(gè)new操作去寫配對(duì)的delete/free，不容易出現(xiàn)內(nèi)容泄漏和內(nèi)存溢出錯(cuò)誤，看起來由JVM管理內(nèi)存一切都很美好。不過，也正是因?yàn)镴ava程序員把內(nèi)存控制的權(quán)力交給了JVM，一旦出現(xiàn)泄漏和溢出，如果不了解JVM是怎樣使用內(nèi)存的，那排查錯(cuò)誤將會(huì)是一件非常困難的事情。VM運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域JVM執(zhí)行Java程序的過程中，會(huì)使用到各種數(shù)據(jù)區(qū)域，這些區(qū)域有各自的用途、創(chuàng)建和銷毀時(shí)間。根據(jù)《Java虛擬機(jī)規(guī)范（第二版）》（下文稱VM Spec）的規(guī)定，JVM包括下列幾個(gè)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域：（Program Counter Register）：每一個(gè)Java線程都有一個(gè)程序計(jì)數(shù)器來用于保存程序執(zhí)行到當(dāng)前方法的哪一個(gè)指令，對(duì)于非Native方法，這個(gè)區(qū)域記錄的是正在執(zhí)行的VM原語的地址，如果正在執(zhí)行的是Natvie方法，這個(gè)區(qū)域則為空（undefined）。此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個(gè)在VM Spec中沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域。（Java Virtual Machine Stacks）與程序計(jì)數(shù)器一樣，VM棧的生命周期也是與線程相同。VM棧描述的是Java方法調(diào)用的內(nèi)存模型：每個(gè)方法被執(zhí)行的時(shí)候，都會(huì)同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)幀（Frame）用于存儲(chǔ)本地變量表、操作棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出入口等信息。每一個(gè)方法的調(diào)用至完成，就意味著一個(gè)幀在VM棧中的入棧至出棧的過程。在后文中，我們將著重討論VM棧中本地變量表部分。經(jīng)常有人把Java內(nèi)存簡單的區(qū)分為堆內(nèi)存（Heap）和棧內(nèi)存（Stack），實(shí)際中的區(qū)域遠(yuǎn)比這種觀點(diǎn)復(fù)雜，這樣劃分只是說明與變量定義密切相關(guān)的內(nèi)存區(qū)域是這兩塊。其中所指的“堆”后面會(huì)專門描述，而所指的“棧”就是VM棧中各個(gè)幀的本地變量表部分。本地變量表存放了編譯期可知的各種標(biāo)量類型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、對(duì)象引用（不是對(duì)象本身，僅僅是一個(gè)引用指針）、方法返回地址等。其中l(wèi)ong和double會(huì)占用2個(gè)本地變量空間（32bit），其余占用1個(gè)。本地變量表在進(jìn)入方法時(shí)進(jìn)行分配，當(dāng)進(jìn)入一個(gè)方法時(shí)，這個(gè)方法需要在幀中分配多大的本地變量是一件完全確定的事情，在方法運(yùn)行期間不改變本地變量表的大小。在VM Spec中對(duì)這個(gè)區(qū)域規(guī)定了2中異常狀況：如果線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常；如果VM棧可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展（VM Spec中允許固定長度的VM棧），當(dāng)擴(kuò)展時(shí)無法申請(qǐng)到足夠內(nèi)存則拋出OutOfMemoryError異常。（Native Method Stacks）本地方法棧與VM棧所發(fā)揮作用是類似的，只不過VM棧為虛擬機(jī)運(yùn)行VM原語服務(wù)，而本地方法棧是為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)。它的實(shí)現(xiàn)的語言、方式與結(jié)構(gòu)并沒有強(qiáng)制規(guī)定，甚至有的虛擬機(jī)（譬如Sun Hotspot虛擬機(jī)）直接就把本地方法棧和VM棧合二為一。和VM棧一樣，這個(gè)區(qū)域也會(huì)拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。（Java Heap）對(duì)于絕大多數(shù)應(yīng)用來說，Java堆是虛擬機(jī)管理最大的一塊內(nèi)存。Java堆是被所有線程共享的，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建。Java堆的唯一目的就是存放對(duì)象實(shí)例，絕大部分的對(duì)象實(shí)例都在這里分配。這一點(diǎn)在VM Spec中的描述是：所有的實(shí)例以及數(shù)組都在堆上分配（原文：The heap is the runtime data area from which memory for all class instances and arrays is allocated），但是在逃逸分析和標(biāo)量替換優(yōu)化技術(shù)出現(xiàn)后，VM Spec的描述就顯得并不那么準(zhǔn)確了。Java堆內(nèi)還有更細(xì)致的劃分：新生代、老年代，再細(xì)致一點(diǎn)的：eden、from survivor、to survivor，甚至更細(xì)粒度的本地線程分配緩沖（TLAB）等，無論對(duì)Java堆如何劃分，目的都是為了更好的回收內(nèi)存，或者更快的分配內(nèi)存，在本章中我們僅僅針對(duì)內(nèi)存區(qū)域的作用進(jìn)行討論，Java堆中的上述各個(gè)區(qū)域的細(xì)節(jié)，可參見本文第二章《JVM內(nèi)存管理：深入垃圾收集器與內(nèi)存分配策略》。根據(jù)VM Spec的要求，Java堆可以處于物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間，它邏輯上是連續(xù)的即可，就像我們的磁盤空間一樣。實(shí)現(xiàn)時(shí)可以選擇實(shí)現(xiàn)成固定大小的，也可以是可擴(kuò)展的，不過當(dāng)前所有商業(yè)的虛擬機(jī)都是按照可擴(kuò)展來實(shí)現(xiàn)的（通過Xmx和Xms控制）。如果在堆中無法分配內(nèi)存，并且堆也無法再擴(kuò)展時(shí)，將會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。（Method Area）叫“方法區(qū)”可能認(rèn)識(shí)它的人還不太多，如果叫永久代（Permanent Generation）它的粉絲也許就多了。它還有個(gè)別名叫做NonHeap（非堆），但是VM Spec上則描述方法區(qū)為堆的一個(gè)邏輯部分（原文：the method area is logically part of the heap），這個(gè)名字的問題還真容易令人產(chǎn)生誤解，我們?cè)谶@里就不糾結(jié)了。方法區(qū)中存放了每個(gè)Class的結(jié)構(gòu)信息，包括常量池、字段描述、方法描述等等。VM Space描述中對(duì)這個(gè)區(qū)域的限制非常寬松，除了和Java堆一樣不需要連續(xù)的內(nèi)存，也可以選擇固定大小或者可擴(kuò)展外，甚至可以選擇不實(shí)現(xiàn)垃圾收集。相對(duì)來說，垃圾收集行為在這個(gè)區(qū)域是相對(duì)比較少發(fā)生的，但并不是某些描述那樣永久代不會(huì)發(fā)生GC（至少對(duì)當(dāng)前主流的商業(yè)JVM實(shí)現(xiàn)來說是如此），這里的GC主要是對(duì)常量池的回收和對(duì)類的卸載，雖然回收的“成績”一般也比較差強(qiáng)人意，