写在前面

JVM内存模型可以说是面试中常客了，足见其重要性，本文就一起来看下，以求下次遇到这样的面试题可以把面试官按在地上摩擦，摩擦，我的滑板鞋，霍霍！！！

1：JVM内存模型

先来看一下JVM内存模型的图：

其中线程共享的区域有方法区，堆。线程独享的区域有程序计数器，虚拟机栈，本地方法栈。我们按照线程独享还是共享来分别看下。

1.1：线程独享

1.1.1:程序计数器

用来存放线程执行字节码位置的区域，因为只是存储一个位置，所以是一块很小的内存空间。也是唯一的一块不会发生内存溢出的区域。

1.1.2:虚拟机栈

线程执行方法时分配线程栈的区域，每个线程一个线程栈，每次方法的调用都会生成对应的栈帧，并压入线程栈中，如下图：

每个栈帧中包含了执行方法所必须的内容，主要是局部变量表，操作数栈，异常表，等，如下图：

通过参数-Xss来设置虚拟机栈的大小。

1.1.3:本地方法栈

同虚拟机栈，不过是用来执行native方法的，底层通过C语言编写。

1.2：线程共享

1.2.1：堆

堆是JVM中最大的一块内存区域，通过-Xms<size>,-Xmx<size>来设置堆内存的最小值和最大值，一般最好二者设置为一致，这样可以避免扩容时申请内存对程序的影响。堆分为年轻代和年老代，其中年轻代又分为Eden和survivor，survivor又分为from和to，相关主要参数如下：

-Xms<size>:设置堆内存最小值
-Xmx<size>:设置堆内存最大值
-Xmn<size>:设置年轻代大小
-XX:NewRatio=<ratio>：设置年老代和年轻代比例，优先级低于-Xmn。
    例如-XX:NewRatio=3表示老年代:年轻代 = 3:1，年轻代占堆的1/4。如果设置了-Xmn，则此参数失效。适合通过比例调整，不关心精确大小。
 -XX:SurvivorRatio=<ratio>：eden和单个survivor的比例
    例如-XX:SurvivorRatio=4表示Eden:From = 4:1，Eden占年轻代的4/6。Survivor过小可能导致对象过早晋升，过大则浪费空间。

以1.8为例看下结构图注意图中的元空间不属于堆，属于本地内存：

1.2.2：方法区

这里方法区是一个抽象的概念，是JVM规范中的一部分内容，永久代和元空间都是其具体的实现，永久代是1.8之前对于方法区的实现，而元空间是1.8版本对于方法区的实现，用来替换永久代。方法区主要用来存储类的元信息，如类成员变量，类方法信息，运行时常量池等。

2：类加载到执行过程分析

2.1：类加载

为了更加清晰的展示类加载整个过程，我们通过一个实际的类在不同的加载过程中对于jvm内存模型的影响来看下，如下类：

package com.demo.xx;

public class JVMCase {

  // 常量
  public final static String MAN_SEX_TYPE = "man";

  // 静态变量
  public static String WOMAN_SEX_TYPE = "woman";
  
  public static void main(String[] args) {
    
    Student stu = new Student();
    stu.setName("nick");
    stu.setSexType(MAN_SEX_TYPE);
    stu.setAge(20);
    
    JVMCase jvmcase = new JVMCase();
    
    // 调用静态方法
    print(stu);
    // 调用非静态方法
    jvmcase.sayHello(stu);
  }


  // 常规静态方法
  public static void print(Student stu) {
    System.out.println("name: " + stu.getName() + "; sex:" + stu.getSexType() + "; age:" + stu.getAge()); 
  }


  // 非静态方法
  public void sayHello(Student stu) {
    System.out.println(stu.getName() + "say: hello"); 
  }
}

class Student{
  String name;
  String sexType;
  int age;
  
  public String getName() {
    return name;
  }
  public void setName(String name) {
    this.name = name;
  }
  
  public String getSexType() {
    return sexType;
  }
  public void setSexType(String sexType) {
    this.sexType = sexType;
  }
  public int getAge() {
    return age;
  }
  public void setAge(int age) {
    this.age = age;
  }
}

假定执行了程序new JVMCase(),正式开始加载过程，首先执行第一个阶段加载，会通过类加载器app classload将字节码加载到方法区中，这没什么好说的。
接着看，连接阶段，连接阶段又分为验证，准备，解析，首先是验证阶段，验证文件的合法性，即格式是否符合JVM的要求等。然后是准备阶段，准备阶段会为静态变量申请内存并赋予初始值，对于常量public final static String MAN_SEX_TYPE = "man";会直接赋值man，对于静态变量public static String WOMAN_SEX_TYPE = "woman";会赋予String的默认值null，如下图：

接着是解析，解析阶段是将符号引用（如字面量com.xx.Stu#sayHi）解析为实际引用（com.xx.Stu#sayHi对应的可以直接使用的指针地址）。到这里连接阶段就结束了，进入初始化阶段,该阶段会执行<clinit>方法，该方法是在编译阶段，编译器收集类中的静态变量，静态代码块动态生成的方法，本例中<clinit>方法如下仅示意:

function clinit() {
    WOMAN_SEX_TYPE = "woman";
}

初始化结束后，WOMAN_SEX_TYPE就会被赋值为woman了，如下图：

2.2：main方法执行

执行main，首先会为main线程在虚拟机栈中分配一个线程栈，然后创建main方法的栈帧，压入线程栈，开始执行main方法，执行代码Student stu = new Student();后就会在堆中创建stu对象，在栈帧的局部变量表中引用堆中的对象，如下：

同样的执行JVMCase jvmcase = new JVMCase();会在堆中创建对应的对象，接着执行实例方法jvmcase.sayHello(stu);和静态方法print(stu);,此时如下图：

图示，可能不是百分百的正确，知道大概的意思就行，有时候不用抠的那么细。

我觉得，知道核心的流程就可以了，如果真的需要，再详细的了解细节也不迟！！！

写在后面

参考文章列表

多知道一点

<clinit>方法

这是在编译阶段，编译器通过收集静态变量，静态代码块，而构成的一个方法，代码的顺序是程序的自然顺序，会在初始化阶段来执行，另外如果有父类的话会先执行父类的<clinit>方法，如下类：

package com.demo.xx;

public class Father {


    static {
        fatherStatic = 0;
        System.out.println("father 静态代码块");
    }

    private static int fatherStatic = 1;

    public static void main(String[] args) {
    }

}

package com.demo.xx;

public class Son extends Father {

    private static int sonStatic = 1;

    static {
        sonStatic = 0;
        System.out.println("son 静态代码块");
    }

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("sonStatic最终值是：" + sonStatic);
    }
}

运行：

father 静态代码块
son 静态代码块
sonStatic最终值是：0
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[INFO] BUILD SUCCESS
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