1、JVM棧的數(shù)據(jù)存儲

??????? 通過前面的學習，我們知道，將源代碼編譯成字節(jié)碼文件后，JVM會對其中的字節(jié)碼指令解釋執(zhí)行，在解釋執(zhí)行的過程中，又利用到了棧區(qū)的操作數(shù)棧和局部變量表兩部分。

??????? 而局部變量表又分為一個個的槽位，通常第0個槽位存放實例方法的this。而每個槽位的空間大小是根據(jù)不同虛擬機決定的：

• 32位虛擬機：32位，4個字節(jié)。
• 64位虛擬機：64位，8個字節(jié)。

??????? 在Java中有八大基本數(shù)據(jù)類型，它們在堆中占用的字節(jié)數(shù)都是不同的，如下表所示：

??????? 其中內(nèi)存占用最多的是long和double類型，8個字節(jié)。

??????? 它們在局部變量表中，需要占用兩個槽位。如果這樣說，很多人會有疑問，"每個槽位的空間大小是根據(jù)不同虛擬機決定的"，如果是32位虛擬機，每個槽位只有4個字節(jié)，占用兩個槽位是沒有問題的。但是如果是64位虛擬機呢？每個槽位有8個字節(jié)，按理說一個槽位就可以放下了，為什么還是需要占用兩個槽位？

??????? 原因在于，Java語言的跨平臺特性。局部變量表是在編譯期間就確定下來的，無法得知將來JVM會在何種環(huán)境下解釋執(zhí)行字節(jié)碼指令。所以為了保證通用性，統(tǒng)一按照64位虛擬機進行考慮。并且雖然long和double類型占用了兩個槽位共16個字節(jié)，實際上它的高8字節(jié)是沒有被使用的。

??????? 棧中的數(shù)據(jù)要保存到堆上&堆中加載到棧上需要如何實現(xiàn)？

??????? 在編譯成的字節(jié)碼文件中，所有占用了一個槽位的數(shù)據(jù)類型都是被當做了int執(zhí)行(iconst)，int默認占有4個字節(jié)，也就是在棧上這些都默認占有了4個字節(jié)。

??????? 但是在堆上，它們實際有的只占有了1個字節(jié)，有的占有了2個字節(jié)。所以棧中的數(shù)據(jù)要保存在堆上，需要進行截取，堆中的數(shù)據(jù)加載到棧上則反之。

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???????? 在進行過程分析之前，首先要明白兩個概念，符號位和高（低）位

• 符號位：符號位是在計算機中用來表示數(shù)值的正負的特殊位。通常情況下，一個整數(shù)的符號位是用來表示該整數(shù)是正數(shù)還是負數(shù)的。在計算機中，符號位通常是由整數(shù)類型的最高位（最左側的位）來表示的，其中 0 表示正數(shù)，1 表示負數(shù)。例如，在一個有符號的 8 位整數(shù)中，如果最高位是 0，則該整數(shù)被解釋為正數(shù)；如果最高位是 1，則該整數(shù)被解釋為負數(shù)。
• 高低位：通常是指在計算機中用于表示數(shù)字的二進制位的位置。在一個多字節(jié)的數(shù)據(jù)類型（比如整數(shù)或者浮點數(shù)）中，位被分為高位和低位兩部分。高位是數(shù)據(jù)中權值最高的位，通常位于數(shù)據(jù)的最左側。在有符號整數(shù)中，高位通常用于表示符號位（0 表示正數(shù)，1 表示負數(shù)）。在無符號整數(shù)中，高位用于表示最大的數(shù)值。低位是數(shù)據(jù)中權值最低的位，通常位于數(shù)據(jù)的最右側。低位存儲著數(shù)據(jù)的最小的權值。

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????????堆中的數(shù)據(jù)加載到棧上時，也要考慮符號位的問題。boolean和char類型沒有符號位，直接高位補0即可，byte和short有符號位，低位直接復制，高位負則補1，非負補0：

??????? 棧中的數(shù)據(jù)要保存在堆上 ，需要將高位截取掉。而boolean類型只取低位的最后一位。

2、JVM對象在堆上的存儲

???????? 對象在堆中的內(nèi)存布局，分為對象頭和對象數(shù)據(jù)兩部分，對象頭中又有標記字和類型指針。如果是數(shù)組對象類型，對象頭中額外保存了數(shù)組的容量。

??????? 其中標記字 的結構，在64位和32位虛擬機中都不一樣，其中64位虛擬機又分為是否進行了指針壓縮：

這一塊詳見：http://t.csdnimg.cn/8D7DI

??????? 我們也可以通過JoL jar包中提供的方法打印出這一塊的信息：

??????? 在打印出的信息中，我們可以發(fā)現(xiàn)，引用數(shù)據(jù)類型是排在最后的，并且在類的定義中，是long變量在前，int變量在后。但是打印出的對象頭信息中，兩者的順序發(fā)生了交換，原因在于，每個屬性的偏移量必須是字段長度的整數(shù)倍。在這個案例中，假如long變量在前，那么它的OFFSET和SIZE 就會變成12和8，不滿足整數(shù)倍的條件，所以會做出調(diào)整。這就是內(nèi)存對齊。

??????? 而內(nèi)存對齊的主要目的是為了解決在并發(fā)環(huán)境下cpu緩存失效的情況。

??????? 簡單來說，在一個緩存行中，可能存在多個實例的緩存。當其中一個實例的緩存失效需要更新時，會讓整個緩存行都失效。從而影響到緩存行中的其他對象。

??????? 內(nèi)存對齊后，可以理解成同一個緩存行不會存有不同類型的對象，即使某個對象的緩存失效，也不會影響其他的對象：

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??????? 上面也提到過指針壓縮的概念。什么是指針壓縮？

????????指針壓縮是一種優(yōu)化技術，用于減小程序中指針所占用的內(nèi)存空間。

????????在64位系統(tǒng)中，一個指針通常需要8個字節(jié)。但在許多情況下，指針實際指向的地址并不需要使用那么多的位來表示，因為程序的內(nèi)存地址空間可能不會達到8字節(jié)指針所能表示的范圍。

????????指針壓縮技術利用這一點，通過降低指針所占用的位數(shù)來節(jié)省內(nèi)存空間。這通常是通過將指針存儲為較小的數(shù)據(jù)類型（比如32位系統(tǒng)中的4字節(jié)）來實現(xiàn)的，因為在大多數(shù)情況下，程序的內(nèi)存地址空間并不會達到需要用到更多位表示的程度。

????????指針壓縮的一個常見實現(xiàn)方式是使用對象偏移量（Object Offset）來表示指針。在這種情況下，指針不再直接存儲對象的內(nèi)存地址，而是存儲對象相對于某個基準地址（如堆的起始地址）的偏移量。通過這種方式，可以使用較少的位數(shù)來表示指針，從而節(jié)省內(nèi)存空間。

??????? 例如下圖，左邊的部分沒有進行指針壓縮，右邊的部分進行了指針壓縮。

??????? 沒有進行指針壓縮時，當前對象的內(nèi)存地址是8，并且占用了8個字節(jié)。進行了內(nèi)存壓縮后，指針中不存放真實的地址，而是存放編號（偏移量）。

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