适用對象
java入門階段的小白、看過原書後需要快速複習的同學。
運作時資料區域
- 程式計數器：“線程私有”，如果線程正在執行的是一個Java方法，這個計數器記錄的是正在執行的虛拟機位元組碼指令的位址；如果正在執行的是Native方法，這個計數器值則為空（Undefined）。
- Java虛拟機棧：Java虛拟機棧（Java Virtual Machine Stacks）也是線程私有的，它的生命周期與線程相同。虛拟機棧描述的是Java方法執行的記憶體模型：每個方法在執行的同時 都會建立一個棧幀（Stack Frame[1]）用于存儲局部變量表（基本資料類型，對象引用，returnAddress類型）、操作數棧、動态連結、方法出口 等資訊。每一個方法從調用直至執行完成的過程，就對應着一個棧幀在虛拟機棧中入棧到出棧的過程。 可抛出StackOverflowError異常和OutOfMemoryError異常。
- 本地方法棧：與虛拟機棧所發揮的作用是非常相似，而本地方法棧則為虛 拟機使用到的Native方法服務。本地方法 棧區域也會抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。
- Java堆：是Java虛拟機所管理的記憶體中最大的一塊。 Java堆是被所有線程共享的一塊記憶體區域，在虛拟機啟動時建立。所有的對象執行個體以及數組都要在堆上配置設定。（現在已經不那麼絕對了）從記憶體回收的角度來看，是以Java堆中還可以細分為：新生代和老年代。Java堆可以處于實體上不連續的記憶體空間中，隻要邏輯上 是連續的即可。會抛出OutOfMemoryError異 常。
- 方法區：它用于存儲已被虛 拟機加載的類資訊、常量、靜态變量、即時編譯器編譯後的代碼等資料。Java虛拟機規範對方法區的限制非常寬松，除了和Java堆一樣不需要連續的記憶體和可以 選擇固定大小或者可擴充外，還可以選擇不實作垃圾收集。當方法區無法滿足記憶體配置設定需求時，将抛出 OutOfMemoryError異常。
- 運作時常量池：用于存放編譯期生成的各種字面量和符号引用。Java語言并不要求常量一定隻有編譯期才能産生，也就是并非預置入Class檔案中常量池的内容才能進入方法區運作時常量池，運作期間也可能将新的常量放入池中。當常量池無法再申 請到記憶體時會抛出OutOfMemoryError異常。
- 直接記憶體：它可以使用Native函數庫直接配置設定堆外記憶體，然後通過一個存儲 在Java堆中的DirectByteBuffer對象作為這塊記憶體的引用進行操作。既然是記憶體，肯定還是 會受到本機總記憶體（包括RAM以及SWAP區或者分頁檔案）大小以及處理器尋址空間的限制。各個記憶體區域總和大于實體記憶體限制（包括實體的和作業系統級的限制）将導緻動态擴充時出現OutOfMemoryError異常。
對象建立
僅限制于普通java對象，不包括數組和class對象。
虛拟機遇到一條new指令時，首先将去檢查這個指令的參數是否能在常量池中定位到一 個類的符号引用，并且檢查這個符号引用代表的類是否已被加載、解析和初始化過。如果沒有，那必須先執行相應的類加載過程。為對象配置設定空間的任務等同于把 一塊确定大小的記憶體從Java堆中劃分出來。分為：指針碰撞和空閑清單兩種方式。選擇哪種配置設定方式由 Java堆是否規整決定，而Java堆是否規整又由所采用的垃圾收集器是否帶有壓縮整理功能決 定。是以，在使用Serial、ParNew等帶Compact過程的收集器時，系統采用的配置設定算法是指針 碰撞，而使用CMS這種基于Mark-Sweep算法的收集器時，通常采用空閑清單。
如何確定線程安全？ 解決這個問題有兩種方案，一種是對配置設定記憶體空間的動作進行同步處理 ——實際上虛拟機采用CAS配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性；另一種是把記憶體分 配的動作按照線程劃分在不同的空間之中進行，即每個線程在Java堆中預先配置設定一小塊内 存，稱為本地線程配置設定緩沖（Thread Local Allocation Buffer,TLAB）。哪個線程要配置設定内 存，就在哪個線程的TLAB上配置設定，隻有TLAB用完并配置設定新的TLAB時，才需要同步鎖定。
接下來，虛拟機要對對象進行必要的設定，例如這個對象是哪個類的執行個體、如何才能找 到類的中繼資料資訊、對象的哈希碼、對象的GC分代年齡等資訊。這些資訊存放在對象的對 象頭（Object Header）之中。
在上面工作都完成之後，從虛拟機的視角來看，一個新的對象已經産生了，但從Java程 序的視角來看，對象建立才剛剛開始——＜init＞方法還沒有執行，所有的字段都還為零。 是以，一般來說（由位元組碼中是否跟随invokespecial指令所決定），執行new指令之後會接着 執行＜init＞方法，把對象按照程式員的意願進行初始化，這樣一個真正可用的對象才算完 全産生出來。
對象的記憶體布局
對象在記憶體中存儲的布局可以分為3塊區域：對象頭（Header）、 執行個體資料（Instance Data）和對齊填充（Padding）。
- 對象頭：包括兩部分資訊，第一部分用于存儲對象自身的運作時資料。對象頭的另外一部分是類型指針，即對象指向它的類中繼資料的指針，虛拟機通過這個指 針來确定這個對象是哪個類的執行個體。并不是所有的虛拟機實作都必須在對象資料上保留類型 指針，如果對象是一個Java數組，那在對象頭中還必須有一塊用于記錄數組長度的資料。
- 執行個體資料：對象真正存儲的有效資訊，也是在程式代碼中所定義的各種類 型的字段内容。無論是從父類繼承下來的，還是在子類中定義的，都需要記錄起來。
- 對齊填充： 并不是必然存在的，也沒有特别的含義，它僅僅起着占位符的作用。當對象執行個體資料部分沒有對齊時（對象起始位址必須是8的位元組的整數倍），就需要通過對齊填充來補全。
對象通路定位
我們的Java程式需要通過棧上的reference資料來操作堆上的 具體對象。對象通路方式也是 取決于虛拟機實作而定的。目前主流的通路方式有使用句柄和直接指針兩種。
使用句柄來通路的最大好處就是reference中存儲的是穩 定的句柄位址，在對象被移動（垃圾收集時移動對象是非常普遍的行為）時隻會改變句柄中 的執行個體資料指針，而reference本身不需要修改。 使用直接指針通路方式的最大好處就是速度更快，它節省了一次指針定位的時間開銷， 由于對象的通路在Java中非常頻繁，是以這類開銷積少成多後也是一項非常可觀的執行成 本。就本書讨論的主要虛拟機Sun HotSpot而言，它是使用第二種方式進行對象通路的。