虚拟机中的对象

1、内存区域模型小结：
    （1）线程私有的区域：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈；
    （2）所有线程共享的区域：Java堆、方法区；（注：直接内存不属于虚拟机内存模型的部分）
    （3）没有异常的区域：程序计数器；
    （4）StackOverflowError异常：Java虚拟机栈、本地方法栈；
    （5）OutOfMemoryError异常：除程序计数器外的其他四个区域，Java虚拟机栈、本地方法栈、Java堆、方法区；直接内存也会出现OutOfMemoryError。

2、对象的创建、对象内存布局、对象的访问定位
2.1 对象的创建过程    
Java在语言层面，通过一个关键字new来创建对象。在虚拟机中，当遇到一条new指令后，将开始如下创建过程：
    （1）判断类是否加载、解析、初始化
    虚拟机遇到一条new指令时，先去检查这个指定的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。如果没有，那先执行相应的类加载过程。
    （2）为新对象分配内存
    前面说到，对象的内存分配是在Java堆中的。为对象分配空间的任务等同于把一块确定大小的内存从Java堆中划分出来，此时Java堆中的情况有两种可能，一种是Java堆中内存是绝对规整的，一种是Java堆中的内存并不是规整的。因此有两种分配方式：
    1）Java堆内存是规整的，即所有用过的内存都放在一边，空闲的内存放在另一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，此时，分配内存仅需要把这个指针向空闲空间那边挪动一段与对象大小相等的距离，这种方式也称为“指针碰撞”（Bump the Pointer）；
    2）Java堆内存不是规整的，即已使用的内存和空闲的内存相互交错，就没有办法简单地进行指针的移动，此时的分配方案是，虚拟机必须维护一个列表，记录上哪些内存块是可用的，在分配的时候从列表中找到一块足够大的控件划分给对象实例，并更新列表上的记录，这种方式也称为“空闲列表”（Free List）
    选择哪种分配方式由Java堆是否规整决定，而Java堆是否规整又由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。因此，对于Serial、ParNew等带Compact过程的垃圾收集器，系统采用的是指针碰撞算法；对于CMS这种基于Mark-Sweep算法的收集器，通常采用空闲列表算法。
    （3）解决并发安全问题
    确定了如何划分内存空间之后，还有一个问题就是，对象的创建在虚拟机中是非常频繁的行为，比如，可能出现正在给对象A分配内存，指针还没来得及修改，对象B又同时使用了原来的指针来分配内存的情况，解决这种并发问题，一般有两种方案：
    1）对分配内存空间的动作进行同步处理，比如，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）另一种方式是，把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行，即每个线程在Java堆中预先分配一小块内存，称为本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer，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，虚拟机是否使用TLAB，可以通过-XX:+/-UserTLAB参数来设定。
    （4）初始化分配到的内存空间
    内存分配完成后，虚拟机将分配到的内存空间都初始化为零值（不包括对象头），如果使用TLAB，这一工作也可以提前至TLAB分配时进行。也正是这一步操作，才保证了我们对象的实例字段在Java代码中可以不赋初值就直接使用。注意，此时对象的实例字段全部为零值，并没有按照程序中的初值进行初始化。
    （5）设置对象实例的对象头
    上面工作完成后，虚拟机对对象进行必要的设置，主要是设置对象的对象头信息，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...
    （6）初始化对象方法
    其实，上面工作完成后，从虚拟机角度来看，一个新的对象已经产生了，但从Java程序的角度来看，对象创建才刚刚开始，对象实例中的字段仅仅都为零值，还需要通过方法进行初始化，把对象按照程序员的意愿进行初始化。此时，一个真正可用的对象才算完全产生出来。
2.2 对象的内存布局  
经过前面的创建工作，一个对象已经成功产生，也已经在Java堆中分配好了内存。那这个对象在Java堆内存中到底是什么形态呢？又包括哪些部分呢？这就涉及到了对象的内存布局了。
    不同的虚拟机实现中，对象的内存布局有差别，以最常用的HotSpot虚拟机为例，对象在内存中存储的布局分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）、对齐填充（Padding）。
    1）对象头：包含两部分信息，一部分是用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码、GC分代年龄、锁状态标志等；另一部分是类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。如果对象是一个Java数组，对象头中还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，但是从数组的元数据中却无法确定数组大小。
    2）实例数据：真正存储对象有效信息的部分。也就是在程序中定义的各种类型的字段内容，包括从父类继承下来的，以及子类中定义的，都会在实例数据中记录。
    3）对齐填充：不是必然存在的，仅起着占位符的作用，对于HotSpot来说，虚拟机的自动内存管理系统要求对象其实地址必须是8字节的整数倍，因此，如果对象实例数据部分没有对齐时，就需要通过对齐填充的方式来补全。
2.3 对象的访问定位  
建立了对象是为了使用对象，我们对数据的使用是通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象，对于不同的虚拟机实现，reference数据类型有不同的定义，主要是如下两种访问方式：

    1）使用句柄访问。此时，Java堆中将会划出一块内存来作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体地址信息，如下图：

 2）使用直接指针访问。此时reference中存储的就是对象的地址。如下图：

上面所说的，所谓对象类型，其实就是指，对象所属的哪个类。
上面两种对象访问方式各有优势，使用句柄访问的最大好处就是reference中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动（垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为）时，只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要修改；使用直接指针访问方式的最大好处就是速度更快，它节省了一次指针定位的时间开销（根据上图，节省的是对象实例数据的指针定位），由于对象的访问在Java中非常频繁，因此，这类开销积少成多后也是一项非常可观的执行成本。对于HotSpot而言，选择的是第二种方式。

3、常见的OOM和SOF
OOM分为两种情况：内存溢出（Memory Overflow）和内存泄漏（Memory Leak）。
OOM：OutOfMemoryError异常，
    即内存溢出，是指程序在申请内存时，没有足够的空间供其使用，出现了Out Of Memory，也就是要求分配的内存超出了系统能给你的，系统不能满足需求，于是产生溢出。
    内存溢出分为上溢和下溢，比方说栈，栈满时再做进栈必定产生空间溢出，叫上溢，栈空时再做退栈也产生空间溢出，称为下溢。
    有时候内存泄露会导致内存溢出，所谓内存泄露（memory leak），是指程序在申请内存后，无法释放已申请的内存空间，一次内存泄露危害可以忽略，但内存泄露堆积后果很严重，无论多少内存,迟早会被占光，举个例子，就是说系统的篮子（内存）是有限的，而你申请了一个篮子，拿到之后没有归还（忘记还了或是丢了），于是造成一次内存泄漏。在你需要用篮子的时候，又去申请，如此反复，最终系统的篮子无法满足你的需求，最终会由内存泄漏造成内存溢出。
    遇到的OOM：
    （1）Java Heap 溢出
    Java堆用于存储对象实例，我们只要不断的创建对象，而又没有及时回收这些对象（即内存泄漏），就会在对象数量达到最大堆容量限制后产生内存溢出异常。
    （2）方法区溢出
方法区用于存放Class的相关信息，如类名、访问修饰符、常量池、字段描述、方法描述等。
异常信息：java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space
方法区溢出也是一种常见的内存溢出异常，一个类如果要被垃圾收集器回收，判定条件是很苛刻的。在经常动态生成大量Class的应用中，要特别注意这点。
SOF：StackOverflow（堆栈溢出）
当应用程序递归太深而发生堆栈溢出时，抛出该错误。因为栈一般默认为1-2m，一旦出现死循环或者是大量的递归调用，在不断的压栈过程中，造成栈容量超过1m而导致溢出。
    栈溢出的原因：
    （1）递归调用
    （2）大量循环或死循环
    （3）全局变量是否过多
    （4）数组、List、Map数据过大