剖析JVM内存模型及对象创建流程详解

JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写，JVM是JRE的一部分,如下图JVM与JDK、JRE的关系图

JVM的主要作用如下：

*运行Java程序 。Java源代码经过编译器编译成Java字节码，然后由JVM在目标机器上解释执行。
*内存管理 。JVM负责Java程序运行期间的内存管理，包括内存分配、垃圾回收等。
*自动垃圾回收 。JVM通过垃圾回收机制，自动回收无用对象所占用的内存空间。
*提供安全机制 。防止Java程序对系统资源的非法访问。
*支持多线程 。JVM支持多线程编程，能够高效地管理线程，从而提高程序的并发性能。
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JVM内存模型是什么？

JVM内存模型，也称为Java Memory Model（JMM），是一种规范，它定义了Java程序在运行时如何分配、使用和释放内存，以及线程和主内存之间的抽象关系。

JVM内存模型规定了所有的变量都存储在主内存中，而每一个线程的执行在JVM中都有自己的工作内存。这就涉及主内存、工作内存之间数据的可见性、一致性、有效性等问题。Java内存模型就是规定如何正确处理这些问题的，由具体的JVM去实现。

一、JVM内存模型剖析

整个Java虚拟机在内部的组成包括类装载器、栈、堆、本地方法栈、方法区、程序计数器、字节码执行引擎等，如下图所示

如上图所示其实，运行时数据区（Java Runtime Data Areas）也就是我们所说的内存模型,下面将一一介绍每一块区域的作用

1.栈(线程)-每一个线程单独分配

在Java虚拟机（JVM）的内存模型中，栈（Stack）是虚拟机为每个线程分配的一块内存区域，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。栈的主要作用是支持方法的执行，它保存了方法的现场和执行上下文。具体构成如下图所示：

栈中由多个栈帧构成，如何理解栈帧呢?实际上每一个栈帧对应的就是每一个方法，一个线程可能会执行多个方法，每一个方法内部存的都是局部的变量，由此可见由多少方法就有多少栈帧。那么栈帧由什么组成呢？

主要有如下几块内存区域组成：

①局部变量表 - 存放方法的局部变量

②操作数栈 - 储存操作数、执行算术和逻辑运算、执行方法调用和返回等

③动态链接 - 将符号引用转换为直接引用(就是在方法内部如果需要用到其他的方法、类、字段等，需要从其他的区域吧这些内容加载进来，将引用转换为直接内容)--符号引用在Java类中通过类、方法、字段等名称来引用其他类、方法、字段等的方式

④方法出口-记录当前方法完毕后，在哪里继续执行

2.程序计数器

记录代码执行的行号,当线程切换、方法跳入等上下文切换时要用到，当一个线程运行到了某一行时，切换到了其他线程执行，再切换回来的时候，JVM需要接着上一次的外面位置执行

3.堆-所有线程共享

在Java内存模型中，堆空间（Heap Space）是JVM（Java虚拟机）所管理的最大一块内存区域，也是所有线程共享的一块区域。几乎所有的对象实例都会在这里分配内存。堆空间是垃圾收集器管理的主要区域，因此也被称为“GC堆”（Garbage Collected Heap）。堆空间的主要特点包括：

①动态分配：堆空间的大小可以在运行时动态调整，这取决于JVM的具体实现和操作系统的内存管理。
②自动内存管理：Java程序员不需要显式地分配或释放堆内存。堆内存的分配和回收由JVM的自动内存管理机制（如垃圾收集器）自动处理。
③存储对象实例：在Java中，所有的对象实例都存储在堆内存中(new)。这些对象可能包括类的实例、数组、字符串等。

4.方法区(元空间)

方法区也可以说是叫元空间主要存储的是常量、静态变量、类信息，但是需要注意的是静态变量和常量（如静态常量）实际上是存储在Java堆（Heap）中的对象的一部分。方法区（或元空间）存储的是对这些对象的引用。

5.本地方法栈

在Java虚拟机（JVM）中，本地方法栈（Native Method Stack）是虚拟机线程所私有的一块内存区域。它与Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）非常相似，区别在于Java虚拟机栈是为执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为执行Native方法服务。

二、对象创建的主要流程

那么在JVM中对象创建的具体流程是什么呢? 见下图

当我们去加载一个对象时(new时)，jvm会先根据对象的类型判断类是否被加载 如果没有被加载则通过类加载的双亲委派机制去加载这个类，加载完毕后会在jvm中去分配内存，对象是在JVM内存模型的堆空间去分配空间的，具体分配细节见如下图

然后进入初始化阶段，该阶段会对创建的这个类的内部成员赋值默认出初始值 例如 int类型初始值为0、引用对象初始值为null、布尔类型变量初始值为false等等

然后会为对象设置对象头，对象头设置内容如下图所示

在对象初始化完成后，JVM会在对象的内存空间中设置一些额外的信息，这些信息被称为对象头（Object Header）。对象头包含了对象的哈希码（Hash Code）、GC分代年龄（GC Age）、锁状态标记（Lock State）等信息。

最后执行init方法,init方法会为对象的属性赋值上真正的值 例如ini a =666