据说看完这篇 JVM 要一小时

Posted 2022-01-27 ImportNew

: Java 虚拟机栈是线程私有的数据区，Java 虚拟机栈的生命周期与线程相同，虚拟机栈也是局部变量的存储位置。方法在执行过程中，会在虚拟机栈中创建一个 栈帧(stack frame)。每个方法执行的过程就对应了一个入栈和出栈的过程。

本地方法栈: 本地方法栈也是线程私有的数据区，本地方法栈存储的区域主要是 Java 中使用 native 关键字修饰的方法所存储的区域。

程序计数器：程序计数器也是线程私有的数据区，这部分区域用于存储线程的指令地址，用于判断线程的分支、循环、跳转、异常、线程切换和恢复等功能，这些都通过程序计数器来完成。

方法区：方法区是各个线程共享的内存区域，它用于存储虚拟机加载的 类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

堆：堆是线程共享的数据区，堆是 JVM 中最大的一块存储区域，所有的对象实例都会分配在堆上。JDK 1.7后，字符串常量池从永久代中剥离出来，存放在堆中。

堆空间的内存分配（默认情况下）：

命令行上执行如下命令，会查看默认的 JVM 参数。

开头。

主、次版本号是否在当前 Java 虚拟机接受范围之内。

常量池的常量中是否有不支持的常量类型。

指向常量的各种索引值中是否有指向不存在的常量或不符合类型的常量。

CONSTANT_Utf8_info 型的常量中是否有不符合 UTF8 编码的数据。

Class 文件中各个部分及文件本身是否有被删除的或附加的其他信息。

实际上验证点远远不止有这些，上面这些只是从 HotSpot 源码中摘抄的一小段内容。

元数据验证

这一阶段主要是对字节码描述的信息进行语义分析，以确保描述的信息符合《Java 语言规范》，验证点包括

验证的类是否有父类（除了 Object 类之外，所有的类都应该有父类）。

要验证类的父类是否继承了不允许继承的类。

如果这个类不是抽象类，那么这个类是否实现了父类或者接口中要求的所有方法。

是否覆盖了 final 字段，是否出现了不符合规定的重载等。

需要记住这一阶段只是对《Java 语言规范》的验证。

字节码验证

字节码验证阶段是最复杂的一个阶段，这个阶段主要是确定程序语意是否合法、是否是符合逻辑的。这个阶段主要是对类的方法体（Class 文件中的 Code 属性）进行校验分析。这部分验证包括

确保操作数栈的数据类型和实际执行时的数据类型是否一致。

保证任何跳转指令不会跳出到方法体外的字节码指令上。

保证方法体中的类型转换是有效的，例如可以把一个子类对象赋值给父类数据类型，但是不能把父类数据类型赋值给子类等诸如此不安全的类型转换。

其他验证。

如果没有通过字节码验证，就说明验证出问题。但是不一定通过了字节码验证，就能保证程序是安全的。

符号引用验证

最后一个阶段的校验行为发生在虚拟机将符号引用转换为直接引用的时候，这个转化将在连接的第三个阶段，即解析阶段中发生。符号引用验证可以看作是对类自身以外的各类信息进行匹配性校验，这个验证主要包括

符号引用中的字符串全限定名是否能找到对应的类。

指定类中是否存在符合方法的字段描述符以及简单名称所描述的方法和字段。

符号引用的类、字段方法的可访问性是否可被当前类所访问。

其他验证。

这一阶段主要是确保解析行为能否正常执行，如果无法通过符号引用验证，就会出现类似 IllegalAccessError、NoSuchFieldError、NoSuchMethodError 等错误。

验证阶段对于虚拟机来说非常重要，如果能通过验证，就说明你的程序在运行时不会产生任何影响。

属性，那就这个变量值在初始阶段就会初始化为 ConstantValue 属性所指定的初始值，比如

出来就行了，这个回答不仅局限于编程中，也融入在我们生活中的方方面面。
但是遇到面试的时候你只回答一个"new 出来就行了"显然是不行的，因为面试更趋向于让你解释当程序执行到 new 这条指令时，它的背后发生了什么。
所以你需要从 JVM 的角度来解释这件事情。
当虚拟机遇到一个 new 指令时（其实就是字节码），首先会去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用，并且检查这个符号引用所代表的类是否已经被加载、解析和初始化。
因为此时很可能不知道具体的类是什么，所以这里使用的是符号引用。
如果发现这个类没有经过上面类加载的过程，那么就执行相应的类加载过程。
类检查完成后，接下来虚拟机将会为新生对象分配内存，对象所需的大小在类加载完成后便可确定（我会在下面的面试题中介绍）。
分配内存相当于是把一块固定的内存块从堆中划分出来。划分出来之后，虚拟机会将分配到的内存空间都初始化为零值，如果使用了 TLAB（本地线程分配缓冲），这一项初始化工作可以提前在 TLAB 分配时进行。这一步操作保证了对象实例字段在 Java 代码中可以不赋值就能直接使用。
接下来，Java 虚拟机还会对对象进行必要的设置，比如确定对象是哪个类的实例、对象的 hashcode、对象的 gc 分代年龄信息。这些信息存放在对象的对象头（Object Header）中。
如果上面的工作都做完后，从虚拟机的角度来说，一个新的对象就创建完毕了；但是对于程序员来说，对象创建才刚刚开始，因为构造函数，即 Class 文件中的 <init>() 方法还没有执行，所有字段都为默认的零值。new 指令之后才会执行 <init>() 方法，然后按照程序员的意愿对对象进行初始化，这样一个对象才可能被完整的构造出来。
虚拟机中，对象在内存中的布局分为三块区域：
对象头(Header)
实例数据(Instance Data)
对齐填充(Padding)
这三块区域的内存分布如下图所示
我们来详细介绍一下上面对象中的内容。
中划分更细，还是开辟 25 bit 的空间，其中 23 bit 用来存放线程ID，2bit 用来存放 epoch，4bit 存放分代年龄，1 bit 存放是否偏向锁标识， 0 表示无锁，1 表示偏向锁，锁的标识位还是 01。