JVM的细节-CFANZ编程社区

Java Heap和方法区的布局

Java Heap的布局一般是下图所示：

JVM的细节_字段

但是如果使用G1收集器时，Java堆的内存布局与其他收集器有很大差别，它将整个Java堆划分为多个大小相等的独立区域（Region），虽然还保留有新生代和老年代的概念，但新生代和老年代不再是物理隔阂了，它们都是一部分（可以不连续）Region的集合：

引自：jvm系列(三):java GC算法垃圾收集器

JVM的细节_java_02

内存分配与回收策略

引自：《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》3.5节

原则：

一般情况下（大对象例外），新对象在Eden区中分配。当Eden区中不够分配该对象时，JVM将进行一次Minor GC，将Eden区中该回收的对象回收、该挤到Survivor或old区的对象挤走，然后再在Eden区中分配该新对象
超过-XX:PretenureSizeThreshold的大对象直接分配到old区
长期存活的对象将进入old区
如果在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，年龄大于或等于该年龄的对象就可以直接进入old，无须等到MaxTenURingThreshold中要求的年龄
空间分配担保。它的意思是在new区进行了minor GC后还是无法容纳对象（尽力都搞不定），让old区容纳一部分对象（就是责任分担）。为防止old区都容纳不下的情况，所以要先通过之前每次new区晋升到old区的对象平均大小与old区剩余空间大小比对以及HandlePromotionFailure设置是否允许担保失败来决定是否full GC

class的静态文件与运行时

对于：

public class A {
    public final static int i=123;
}

编译成A.class后，利用javap -verbose A进行反编译得到其字节码：

JVM的细节_字段_03

在class的静态文件并没有说A.i的内存地址在哪里（只有字段符号引用），只是在cliinit方法中利用其字段符号引用对A.i进行了赋值；而其字段符号引用对应的内存地址（即直接引用）由JVM在运行时进行解析后得到。

下图可以看出类加载过程：

JVM的细节_jvm_04

总结：
1. 静态变量（没被final修饰的）是在运行时被确定内存位置并赋值的
2. 在静态文件中的符号引用，会在运行时通过解析替换为直接引用

静态变量、字段表、字段符号引用之间关系

静态变量是在运行时才会有其内存地址（直接引用），值保存在里面
字段表集合是用来对外展示类的静态变量信息（并不含有直接引用）
字段符号引用（CONSTANT_Filedref_info）是保存在类的常量池中，用来描述引用的是哪个类的哪个静态变量

对于静态变量：

class A {
    public static int i=123;
}
public class B {
    public static int j=A.i;
    public static void main(String[] args) {

    }
}

A.i是静态变量。它的修饰符public static int放在A类的字段表里。对于B.j来说怎么找到A.i呢？A.i是作为CONSTANT_Filedref_info保存在B类的常量池中。如果CONSTANT_Filedref_info没被解析过，要想获得A.i的值要通过以下步骤（实际就是对符号引用的解析）：

到B类的常量池中获取该CONSTANT_Filedref_info
通过该CONSTANT_Filedref_info得知其类名为A，字段名为i
在Java堆中找到A的类对象（如果找不到就要进行A类加载），通过它跳回到方法区中找到A类
在A类的常量池中解析得到A.i的直接引用
将B类中该CONSTANT_Filedref_info替换为直接引用（完成CONSTANT_Filedref_info在B类的解析）
返回该直接引用

【疑问】步骤4的具体过程目前还不清楚，需要查看虚拟机规范

JVM的细节_java_05

对于final修饰的静态变量：

public class A {
    public final static int i=123;
}

根据《深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践》p166：

而对于类变量，则有两种方式可以选择：
1. 赋值在类构造器方法中进行
2. 使用ConstantValue属性来赋值
目前Sun Javac编译器的选择是：如果同时使用final和static来修饰一个变量（或者说常量更贴切），并且这个变量的数据类型是基本类型或者java.lang.String的话，就生成ConstantValue属性来进行初始化；否则，选择在方法中进行初始化。

上述内容说明了A.i的值123不是在运行时赋值给A.i，在静态文件中就通过字段表的属性表的ConstantValue项进行了值的确定。对A.class反编译得到：

JVM的细节_Java_06