《深入理解Java虛擬機器》一書總結(一)

1、概念

• 1.1、首先說何爲Java虛擬機器？

Java虛擬機器從字面意思直接理解就是執行Java的虛擬機器器，既然是虛擬的，那麼就是從物理層面來說是不存在於實際的一個機器，它不像電腦這種機器，是實際存在的，而是人們想象的一個機器，因爲它能像機器一樣做機器可以做的事情。

• 1.2、爲什麼要使用Java虛擬機器

我們都知道Java語言是一種高階語言，我們可以從Java語言的特性中進行分析，Java特性包括物件導向、平臺獨立性、可移植性、支援多執行緒等。從列出的特性中我們可以從可移植性進行分析。
可移植性可以理解爲Java程式碼可以在在一臺機器上執行，也可以將程式碼複製到其它機器上執行，最終程式碼執行結果相同。而保證這個可移植性就要保證Java語言在不同機器上的各個型別是相同的，比如在32位元機器上御64位元機器上不會對Java程式碼造成影響。
C語言在32位元和64位元機器上型別長度是不同的，例如long型別在32位元機器中長度爲4，在64位元機器中長度爲8；但是Java語言不會存在這種問題。在32位元和64位元機器中，型別長度都是相同的。
而爲了保證Java語言中型別的不變性，就將Java語言執行在Java虛擬機器中，通過Java虛擬機器編譯Java程式碼，識別Java語言中的各個型別，最終再轉換爲機器可以識別的語言。所以Java虛擬機器的作用主要是編輯Java程式碼，將編譯好的Java程式碼轉換爲機器可識別的語言等。
所以本質上Java虛擬機器就是一套編寫好的程式碼，這個程式碼處於執行狀態時可以編譯Java程式碼，實現像機器一樣的功能。

• 1.3、Java虛擬機器型別

我們現在最熟悉的Java虛擬機器應該是HotSpot VM，這是JDK1.3之後預設的虛擬機器。現在通過檢視Java虛擬機器模型也可以看到該預設的虛擬機器。
通過檢視Java VisualVM可以看到預設的JVM就是HotSpot VM。

2、記憶體區域

一下會通過JVM來代替Java虛擬機器。
說完了概念再來說一下JVM的記憶體區域，既然JVM也是一套程式碼，那麼這套程式碼也有自己的架構，通過架構我們纔可以分析JVM的各個點是做什麼的！
記憶體區域圖如下：

• 2.1、堆

堆是JVM的記憶體區域中佔據容量最大的一塊區域，它是執行緒共用的一塊區域，主要存放的數據爲物件。並且平時我們建立的物件都是首先在堆上進行分配空間的，一個物件佔用多少記憶體都是在首先在堆中來進行分配的。
並且堆也是垃圾回收的主要區域，當分配的物件生命週期結束，那麼就需要通過垃圾回收器來將這個物件進行回收，避免一直佔用堆中的記憶體。
若物件一直不回收，堆的可用容量達到的閾值，那麼就會拋出OutOfMemoryError異常。告訴開發者堆中的記憶體已經使用完，沒有多餘的記憶體可以給物件分配了，同時也無法再擴充套件了。

• 2.2、方法區

方法區也是一塊記憶體共用的區域，該區域中主要存放的數據爲被虛擬機器載入的類資訊、常數、靜態變數。平時我們建立的類、或者類中設定的常數或者靜態變數，這些數據都是存放在方法區中的。
並且方法區也是需要垃圾回收器回收的第二塊區域，垃圾回收器也會回收掉不用的常數或者靜態變數這些數據。
同時方法區也會有設定的閾值，當方法區記憶體已滿，並且不可再擴充套件時，也會拋出OutOfMemoryError的異常。

• 2.2.1、執行時常數池

執行時常數池是方法區的一部分，該區域主要用於存放編譯器生成的各種字面量以及符號的參照。編譯器和執行期時都可以將常數放入常數池中，並且常數池的記憶體是有限的，所以使用完並且無法擴充套件時將會拋出OutOfMemoryError的異常。

• 2.3、虛擬機器棧

虛擬機器棧是一塊執行緒私有的記憶體區域，在該區域中主要存放的數據爲區域性變數表(方法參數以及方法內部定義的區域性變數)、操作棧、方法返回地址等。
每個執行的方法都會對應一個棧幀，這個幀棧中就存放着執行方法的所有數據，例如參數、方法中的區域性變數、返回地址等資訊，也就是一個執行的方法都會在虛擬機器棧中生成一個幀棧。
該區域對應的是正在執行的方法，因此當執行緒請求的棧深度大於虛擬機器所允許的深度，那麼就會拋出StackOverflowError的異常。
同時虛擬機器棧也是有一定的閾值的，無法動態擴充套件，那麼當記憶體已經滿時，並且無法擴充套件時就會拋出OutOfMemoryError的異常。

• 2.4、本地方法棧

本地方法棧也是一塊執行緒私有的記憶體區域，該區域中主要存放的數據爲虛擬機器用到的native方法服務，例如我們所使用的UnSafe類，這個類中有compareAndSwap方法，這個方法就是native方法，這些native方法服務就是存放在本地方法棧中。
該區域中也會像虛擬機器棧一樣拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。

• 2.5、程式計數器

程式計數器也是執行緒私有的，並且從字面意思可以理解到該區域主要功能爲計數，它也的確是一個起到一個計數的功能，程式計數器主要記錄的是執行緒執行的位元組碼的行號，也就是可以記錄程式碼執行到哪一行。
該區域中不會拋出異常資訊。