JVM内存模型完整版

Object4

存储内容(30bit)

标志位(2bit)

锁状态

对象哈希码(25bit)、分代年龄(4bit)、偏向模式(1bit)--0未偏向

01

未锁定

调用栈中锁记录的指针(30bit)

00

轻量级锁

重量级锁的指针(30bit)

10

重量级锁

空

11

GC标记

线程ID(23bit)、Epoch(2bit)、分代年龄(4bit)、偏向模式(1bit)--1

可偏向

抽象语法树

1. 当遇到一个new指令时，虚拟机会首先进行类加载检查：    - 检查new指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用。    - 检查这个符号引用的类是否被加载解析和初始化过，没有则先执行类加载。2. 对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定，于是分配空间等同于把一块确定大小的内存从堆中划分出来，具体分配方式取决于堆内存是否规整，而是否规整又取决于所采用的GC收集器是否带有压缩整理功能。  分配方式：    - 指针碰撞（堆规整）    - 空闲列表（堆不规整）  为保证并发情况下线程安全问题，在分配内存时有两种方案：    - 同步：CAS+失败重试    - TLAB：-XX:+/-UseTLAB  分配步骤：    - 首先尝试栈上分配    - 尝试TLAB分配    - 判断是否为大对象，是则在Old去分配，否则在Eden区。3. 接着，虚拟机将分配到的内存空间（ 但不包括对象头） 都初始化为零值。4. 设置对象头，如设置MarkWord、类型指针等。5. 最后就是执行对象的<init>方法，既执行对象的构造方法。

8大基本类型

JVM栈（Stack）......

对象头

C

热点探测

程序计数器

Class对象（类元信息、属性、方法、静态变量等）

old

Parellel Scavenge(并)复制

执行类构造器<clinit>()

解析

方法出口

本地接口Native Interface

运行时常量池

执行<init>

初始化为零值

方法/回边计数器+1

可以理解为用于计算的临时数据存储区，使用load指令将数据加载到此

MarkWord

常量池中符号引用替换为直接引用

Object7

对象的创建过程

Java方法入口

操作数栈

文本字符串final常量值基本数据类型值其他

类型的常量池 

垃圾回收算法--分代

存活对象

与虚拟机栈非常相似，区别在于本地方法栈为虚拟机的Native方法服务；Hotspot将JVM栈和本地方法栈合二为一

语义分析

注意：本示意图全程基于目前最常用的Oracle Hotspot JDK8虚拟机来描述

运行时数据区

两个计数器之和是否超过阈值

解释执行

本地方法栈

GC Root Set

字符串常量池

HelloWorld.java

栈中变量

类加载器的引用

1. JVM使用一组OopMap的数据结构来标记对象引用的位置，在类加载完成的时候，JVM就会把对象在什么偏移量上是什么类型的数据计算出来。这样就可以快速且准确地完成GC Roots枚举。2. 如果为每一条指令都生成对应的OopMap， 那将会需要大量的额外存储空间，所以只需要在特定的安全点添加存储空间。所以具有指令序列复用的指令才会产生Safepoint，如方法调用、循环跳转、异常跳转等。安全点暂停方式：抢先式中断、主动式中断。3. 如果程序sleep或者blocked，就不会走到安全点，这时需要引用安全区域。

Client Compiler(C1)速度

老年代(2/3)(MojorGC)大对象(可设置)会直接进入老年代，年龄达到15或者Survivor空间中相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，大于等于改年龄的所有对象直接进入老年代

Eden(8/10)

准备

验证

解释器字节码-->解释执行-->结果

Java程序最初是通过解释器（Interpreter）进行解释执行的，当虚拟机发现某个方法或代码块的运行特别频繁时，就会把这些代码认定为“热点代码”。为了提高热点代码的执行效率，在运行时，虚拟机将会把这些代码编译成与本地平台相关的机器码，并进行各种层次的优化，完成这个任务的编译器称为即时编译器（Just In Time Compiler，下文统称JIT编译器）。

本地方法库Native Libraries

对齐填充-8字节倍数

局部变量表

Class实例引用

实例数据

新生代(1/3)--MinorGC

引用计数

CodeCacheJIT编译代码产物

...

动态链接

栈上替换

类加载检查

词法分析

有一个是空，来回换

CardPage(512bytes)

可回收对象

后台执行编译

From Survivors0(1/10)

根可达分析算法

JIT动态编译

方法区常量

TLAB:在Eden区开辟的每一个线程私有的很小的缓冲空间（Thread Local Allocation Buffer）。线程需要创建对象，只要TLAB空间足够就可在此空间创建。

方法区（元空间Metaspace）

硬件

对象头设置

是

HelloWorld.class

TLAB(线程私有)

Serial(串)复制

JIT代码生成器（热点代码）字节码-->JIT编译(代码膨胀10X)-->执行-->结果

B

new

javac 编译器

编译器是以整个方法作为编译对象，编译完成后，方法的调用入口地址被替换成编译后的方法地址

数组长度(数组)

初始化类结构变量

常驻异常对象

类元信息

年龄15

类型指针

Server Compiler(C2)质量

ParNew(并)复制

垃圾回收器--连线代表可搭配使用

obj@12d34

Java 8以后，关于元空间的JVM参数有两个：-XX:MetaspaceSize=N和 -XX:MaxMetaspaceSize=N，对于64位JVM来说，元空间的默认初始大小是20.75MB，默认的元空间最大值是无限。MaxMetaspaceSize用于设置metaspace区域的最大值，这个值可以通过mxbean中的MemoryPoolBean获取到，如果这个参数没有设置，那么就是通过mxbean拿到的最大值是-1，表示无穷大。由于调整元空间的大小需要Full GC，这是非常昂贵的操作，如果应用在启动的时候发生大量Full GC，通常都是由于永久代或元空间发生了大小调整，基于这种情况，一般建议在JVM参数中将MetaspaceSize和MaxMetaspaceSize设置成一样的值，并设置得比初始值要大，对于8G物理内存的机器来说，一般我会将这两个值都设置为256M。

数组

类型信息

类加载器

同步锁持有者

新生代GC时采用的算法是复制算法；老年代GC时采用的是根搜索算法，标记垃圾对象，若老年代满了会触发FullGC，系统会暂时停止，JVM调优调的就是减少FullGC的发生次数

根可达算法

记忆集与卡表--解决跨代引用

字面量

堆（Heap）--FullGC

Object6

标记清除算法

字段信息

标记复制算法

语法分析

G1(并发)整理+复制

Parellel Old(并)整理

JVM 参数：-Xms：堆最小空间-Xmx：堆最大空间-XX:NewRatio：Old/New的比例-Xmn：年轻代大小，调整会影响老年代大小，官方建议为堆大小的3/8-XX:SurvivorRatio：调整Survivor和Eden去的大小比例-XX:MetaspaceSize：元空间初始化大小，64位JVM默认20.75M-XX:MaxMetaspaceSize：元空间最大大小，逻辑限制为屋里内存上限-XX:PretenureSizeThreshold：大对象直接进入老年代的阈值-XX:MaxTenuringThreshold：进入老年代的分代年龄阈值-XX:-XX:TargetSurvivorRatio：动态年龄判断比例设置-verbose:gc：输出JVM的gc情况-XX:+PrintGCDetails：输出GC详细信息-XX:+PrintTenuringDistribution：输出对象GC年龄信息-XX:+PrintGCTimeStamps 输出GC的时间戳（以基准时间的形式）-XX:+PrintGCDateStamps 输出GC的时间戳（以日期的形式，如 2013-05-04T21:53:59.234+0800）-XX:+PrintHeapAtGC 在进行GC的前后打印出堆的信息-Xloggc:../logs/gc.log 日志文件的输出路径-XX:+UseG1GC：用G1-GC收集器-XX:-UseConcMarkSweepGC：用CMS-GC收集器-XX:+PrintCommandLineFlags -version：输出默认的垃圾回收器

clean

栈帧(sum)

Heap

引用不可达，将被回收

由于CPU执行指令是可中断的，会有线程切换，程序计数器会记录当前线程执行的字节码指令地址(行号)，以便线程切换后能恢复到正确的执行位置

1.获取类的二进制字节流2.将静态结构转化为方法区运行时数据结构3.内存中生成类对象，作为数据入口

JIT

To Survivors1(1/10)

CMS(并发)清除

对象

符号引用

标记整理算法

卸载

执行编译后的机器码

方法返回

字节码校验器

Class字节码

线程1

连接

用于存放boolean，byte，char，short，int，float，long，double种类型的数据，以变量槽（slot）为最小单位（32位），long，double需要2个slot，所以线程不安全；基本数据类型会直接存值，引用数据类型会存放对象的引用

记录出站地址即方法返回地址或者异常地址

Object3

字节码生成器

加载

解释器

使用

垃圾判断算法

已编译？

垃圾收集--GC

Serial Old(串)整理

方法表

类装载子系统

returnAddress

初始化

注解抽象语法树

卡表维护：写屏障问题：1. 写屏障跟新卡表产生额外开销2.伪共享问题解决：增加卡表元素未被标记时才将其标记为变脏的判断-XX:+UseCondCardMark参数设定是否开启卡表更新

A

执行栈上替换

否

提交编译请求

基于计数器的热点探测方法调用计数器回边计数器

RemSet

JVM内部引用

Object5

young

执行引擎Execution Engine

方法区静态变量

reference

类和结构的全限定名字段名称和描述符方法名称和描述符

GC Roots

方法信息

文件格式、 元数据、 字节码和符号引用等验证

D

栈帧(main)

三色标记

对象分配内存

CardTable(1byte)

根节点枚举算法

dirty

动态链接（多态，编译期没有指明运行时才指明对象），指向常量池中方法的引用

Object1