4、运行时数据区

4.1、运行时数据区介绍

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运行时数据区也就是JVM在运⾏时产生的数据存放的区域，这块区域就是JVM的内存区域，也称为JVM的内存模型——JMM

堆空间（线程共享）：存放new出来的对象
元空间（线程共享）：存放类元信息、类的模版、常量池、静态部分
线程栈（线程独享）：⽅法的栈帧
本地⽅法区（线程独享）：本地⽅法产⽣的数据
程序计数器（线程独享）：配合执⾏引擎来执⾏指令

4.2、程序在执行时运行时数据区中的内存变化

⾸先，在程序的.class目录内执行如下命令，查看程序具体的汇编指令

javap -c JVMAnalyze

得到结果：

Compiled from "JVMAnalyze.java"
public class com.qf.jvm.JVMAnalyze {
  public com.qf.jvm.JVMAnalyze();
    Code:
       0: aload_0
       1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."<init>":()V
       4: return

  public int add();
    Code:
       0: bipush        10
       2: istore_1
       3: bipush        20
       5: istore_2
       6: iload_1
       7: iload_2
       8: iadd
       9: bipush        10
      11: imul
      12: istore_3
      13: iload_3
      14: ireturn

  public static void main(java.lang.String[]);
    Code:
       0: new           #2                  // class com/qf/jvm/JVMAnalyze
       3: dup
       4: invokespecial #3                  // Method "<init>":()V
       7: astore_1
       8: aload_1
       9: invokevirtual #4                  // Method add:()I
      12: istore_2
      13: getstatic     #5                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
      16: iload_2
      17: invokevirtual #6                  // Method java/io/PrintStream.println:(I)V
      20: return
}

通过指令，JMM内存发⽣了如下变化：

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线程栈：执行⼀个方法就会在线程栈中创建⼀个栈帧。
栈帧包含如下四个内容：
- 局部变量表：存放方法中的局部变量
- 操作数栈：用来存放方法中要操作的数据
- 动态链接：存放方法名和方法内容的映射关系，通过方法名找到方法内容
- 方法出口：记录方法执行完后调用此方法的位置。

5、对象的创建流程

5.1、对象创建流程

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5.2、类加载校验

校验该类是否已被加载。主要是检查常量池中是否存在该类的类元信息。如果没有，则需要进⾏加载。

5.3、分配内存

为对象分配内存。具体的分配策略如下：

Bump the Pointer（指针碰撞）：如果内存空间的分配是绝对规整的，则JVM记录当前剩余内存的指针，在已用内存分配
Free List（空闲列表）：如果内存空间的分配不规整，那么JVM会维护⼀个可用内存空间的列表用于分配。

对象并发分配存在的问题：

Compare And Swap：自旋分配，如果并发分配失败则重试分配之后的地址
Thread Local Allocation Buffer（TLAB）：本地线程分配缓冲，JVM为每个线程分配⼀块空间，每个线程在自己的空间中创建对象（jdk8默认使⽤，之前版本需要通过-XX:+UseTLAB开启）

5.4、设置初值

根据数据类型，为对象空间赋初始化值。

5.5、设置对象头

为对象设置对象头信息，对象头信息包含以下内容：类元信息、对象哈希码、对象年龄、锁状态标志等。

对象头中的Mark Work 字段（32位）

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对象头中的类型指针（Klass Pointer）

类型指针用于指向元空间当前类的类元信息。比如调用类中的方法，通过类型指针找到元空间中的该类，再找到相应的方法。

开启指针压缩后，类型指针只用4个字节存储，否则需要8个字节存储

指针压缩

过大的对象地址，会占⽤更大的带宽和增加GC的压力。

对象中指向其他对象所使⽤的指针：8字节被压缩成4字节。最早的机器是32位，最大支持内存 2的32次方=4G。现在是64位，2的64次⽅可以表示N个T的内存。内存32G即等于2的35次方。如果内存是32G的话，用35位表示内存地址，这样过于浪费。如果把35位的数据，根据算法，压缩成32位的数据（也就是4个字节）。在保存时用4个字节，再使用时使用8个字节。之前用35位保存内存地址，就可以用32位保存。这样8个字节的对象，实际上使用32位来保存，这样64位就能表示2个对象。

如果内存⼤于32G，指针压缩会失效，会强制使用64位来表示对象地址。因此jvm堆内存最好不要大于32G。

Jdk1.6之后默认开启指针压缩，可通过配置jvm参数关闭指针要锁 -XX:-UseCompressedOops

示例代码：

package com.qf.jvm;

import org.openjdk.jol.info.ClassLayout;

import java.lang.String;

/**
 * 对象指针压缩
 * @author Thor
 * @公众号 Java架构栈
 */
public class ObjectLengthAnalyze {

    public static void main(String[] args) {
        ClassLayout classLayout = ClassLayout.parseInstance(new A());
        System.out.println(classLayout.toPrintable());
    }

    static class A{
        int num;
        String name;
    }
}