注:此文是我在读完周志明老师的深入理解Java虚拟机之后总结的一篇文章，请阅读此书获取更加详细的信息．
Java运行时数据区
Java运行时数据区分为下面的几块区域:
- 程序计数器:线程独立的一块区域，保存了下一条指令的地址．
- 虚拟机栈: 虚拟机栈也是线程独立的一块区域，它内部包含很多个栈帧，其中每个栈帧都是由方法在运行时创建的．每个栈帧都包括了局部变量表,操作数栈，动态链接，方法出口等信息．局部变量表中，存放了编译期可知的各种基本数据类型(boolean, byte, char, short, int, float, double),对象引用(reference)和returnAddress(指向了一条字节码指令的地址)．
- 本地方法栈:和虚拟机栈类似，但是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务.
- 堆:我们最常说的一块区域，是线程共享的一块区域，所以得对象实例以及数组都在堆上分配．可以是物理上不连续的内存空间，只要逻辑上连续即可．可以被分为新生代，老年代，永久代(某些虚拟机不支持永久代)，新生代进一步被分为Eden空间，From Survivor空间， To Survivor空间．关于堆的内存空间，我们会在以后将要介绍的垃圾回收机制中详细介绍．
- 方法区．线程共享的一块区域，用于存储已被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．运行时常量池是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，以及翻译出来的直接引用．
- 直接内存．Java虚拟机规范中没有定义此块区域，大小不受堆限制．
Java对象的创建过程
接收new指令
if(指令的参数能在常量池中定位到符号引用) {
if(符号引用代表的类已被加载，解析和初始化) {
} else {
加载相应的类
}
为新生对象中分配内存(不一定在新生代分配，当对象的大小超过设定的阈值时，将会直接在老年代分配)
将分配到的内存空间初始化为零值
对对象进行必要的设置，比如这个对象是哪个类的实例，如何才能找到类的元数据信息，对象的哈希码，对象的GC分代年龄等信息．这些信息存放在对象的对象头之中．根据虚拟机当前的运行状态不同，如是否启用偏向锁等，对象头会有不同的设置方式．
执行<init>方法，把对象按照程序员的意愿进行初始化．
}
给对象在堆中分配内存时，根据堆是否规整，又分为下面的两种分配方式:
- (1)堆内存规整： 堆内存是否规整取决于采用的垃圾回收器是否带有Compact过程，新生代的垃圾回收器由于普遍采用标记-复制算法，所以新生代堆内存一般是规整的．老年代的话，由于一般采用标记-整理算法，一般也是规整的．但是,CMS垃圾回收器例外． 在堆内存规整的情况下，采用指针碰撞的方法．
- (2)堆内存不规整: 在这种情况下，需要用一张列表来维护可用的内存，在分配内存的时候，从列表中找到一块足够大的空间，划分给对象，并更新可用内存表，这种方式叫做”空闲列表”.
有没有感觉其实跟操作系统中内存分配很像?
那么如何保证为对象分配内存时，是线程安全的?
两种解决方案:
- ①对分配内存空间的动作进行同步处理．实际上虚拟机采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性
- ②每个线程在Java堆中预先分配一小块内存，称为本地线程分配缓存(TLAB).哪个线程要分配内存，就在哪个线程的TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB时，才需要同步锁定．虚拟机是否采用TLAB,可以通过-xx:+/-UseTLAB参数来设定．
对象的内存布局
对象在内存中大体分为三个部分:对象头，实例数据，对齐填充．其中对象头又可以被进一步划分为运行时数据和类型指针．对象头在32位和64位机器上分别占64位和128位．其中运行时数据和类型指针各占一半．
运行时数据又可以被细分为下面的内容:
当处于未锁定状态时，在32位机器上，25bit用于存储对象的哈希码，4bit用于存储对象的分代年龄，2bit用于存放锁标志位，1bit固定为0.
类型指针指向该对象的类对象，并不是所有的虚拟机实现都必须在对象数据上保留类型指针．如果对象是一个数组，那在对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据，因为虚拟机可以通过普通Java对象的元数据信息确定Java对象的大小，但是无法从数组的元数据确定数组的大小．
对象在内存中的布局中的第二部分是实例数据．实例数据包括父类和子类中的实例字段，不包括实例方法．
为什么不包括实例方法呢?
因为实例方法是无状态的，也就是说，一个类的实例方法是不会有任何改变的．所以，一个类只需要在方法区中维护一份实例方法即可，而不需要再在对象中保存实例方法的信息．
实例数据的存储顺序受虚拟机分配策略参数和字段在Java源码中定义顺序的影响．HotSpot虚拟机默认的分配策略为longs/doubles,ints,shorts/chars,bytes/booleans, oop(Ordinary Object Pointers)．
我们可以看到，相同宽度的字段总是被分配到一起，且父类中的变量在子类之前．如果Compact Fields参数为true,子类中较窄的变量也可能插入到父类变量的空隙中．
对象在内存中的布局的最后一部分是对齐填充．这部分是为了满足对象的起始地址必须是8字节的整数倍，即对象的大小必须是8字节的整数倍的要求．
对象的访问定位
我们使用reference对象来定位并使用对象，那么reference对象是如何定位对象的呢？有两种实现方式:
- 1.基于句柄 堆中专门划出一块内存作为句柄池，reference对象存储了句柄池中对应对象的句柄的位置．
句柄池由一个个的句柄构成，句柄又由到实例数据的指针和到对象类型数据的指针组成．
- 2.基于直接指针
这两种方式各有优缺点:基于句柄的方式能够在对象被移动(在垃圾回收中是很常见的行为)的时候，不需要改变reference对象，只需要改变句柄池中对应句柄的内容．而基于直接指针的方式，则由于仅需要一次定位便能直接定位到对应的对象实例数据，所以其性能相对高一些．
目前，HotSpot虚拟机中是使用的基于直接指针的这种方式．但是，使用基于句柄的方式的应用也有很多．
