JVM内存规范下篇

作者：Ethan.Yang
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相关源码参考: https://github.com/YangYingmeng/_014JVM (opens new window)

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一、运行时数据区图解

JVM 的内存整体分为两大区域：

• 非堆区（Non-Heap）：方法区、代码缓存、本地方法栈、线程栈等；
• 堆区（Heap）：用于存放对象实例，是垃圾回收器的主要工作区域。

堆内部分为：

• 年轻代（Young Generation）：用于存放新创建的对象；
• 老年代（Old Generation）：用于存放生命周期较长或经历多次回收仍存活的对象。

年轻代又细分为：

• Eden 区
• 两个 Survivor 区（S0 / S1）

Eden、S0、S1 的比例通常为 8 : 1 : 1。

说明：

• 每个线程独享虚拟机栈和程序计数器。
• 堆和方法区为所有线程共享。
• 对象创建、指向关系、以及生命周期的变化都发生在堆中。

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二、对象创建内存分配过程

• 当在 Java 中通过 new 关键字创建对象时：

  1. 类加载检查

     若类尚未加载，会先进行加载、验证、准备、初始化等步骤。

  2. 分配内存空间

     JVM 会根据对象大小在堆上分配空间，默认优先在 Eden 区。

  3. 初始化对象头

     JVM 会在对象头写入：

     • Mark Word（哈希码、GC 年龄、锁状态等）
     • Klass Pointer（指向类元数据的指针）

  4. 执行构造方法

     按照字段定义顺序初始化成员变量，然后执行 <init> 构造函数。

  5. 返回引用

     最终返回引用地址，存储在栈帧的局部变量表中。

三、对象的生命周期

创建阶段

JVM 为对象分配内存空间，并从超类到子类依次完成

• 静态成员初始化
• 成员变量按顺序初始化
• 调用构造方法（先递归调用父类构造方法，再调用子类构造方法）

对象构造完成后，被变量持有，即进入应用阶段。

应用阶段

对象至少被一个强引用持有，程序可以正常访问并操作该对象。

不可见阶段

超出作用域或引用被修改，但仍存在潜在引用路径。

不可达阶段

对象无法被任何强引用访问，可进入 GC 待回收队列。

终结阶段

如重写了 finalize()，GC 会先调用一次；若执行后仍不可达，则进入回收阶段。

内存释放

GC 回收对象占用空间，等待新的内存分配。

⚠️ 建议避免使用 finalize()：它会导致 GC 多一次标记过程，并可能引发对象“复活”问题。

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四、线程与对象的内存交互

• 每个线程拥有独立的虚拟机栈（局部变量表、操作数栈等）；
• 所有线程共享堆和方法区；
• 当方法中定义对象时，局部变量表中存储的是“堆中对象的引用”；
• 多线程访问共享对象时，通过堆中的实例完成交互，而不是栈之间直接通信。