JVM学习系列(一) JAVA内存区域和内存溢出异常

JAVA内存区域介绍

程序计数器:

• 线程私有，很小的内存空间，能够看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器；
• 每一个线程都有一个独立的程序计数器，各个线程之间的计数器相互不影响，独立存储；
• 若是线程执行的是Java 方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址，若是是一个Native方法，那么这个计数器的值则为undefined；
• 该内存区域不会发生任何的OutOfMemoryError的状况(JAVA虚拟机规范中未规范)。

• goto 保留字(Java当前版本暂且不用，也不让别人用)，具体跳转到某一行，其实就是在操做程序计数器。

  在虚拟机的概念模型中，字节码解释器的工做就是经过改变程序计数器的值来取下一条须要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复都等都须要依赖这个程序计数器。

Java 虚拟机栈

• 线程私有，生命周期和线程相同;
• 为虚拟机执行JAVA方法服务；
• 描述JAVA方法执行的动态内存模型；
• 栈帧：每一个方法在执行时都会建立一个栈帧，用于存储局部变量表，操做数栈，动态连接，方法出口等信息，每个方法的从调用到完成的过程，都对应对的虚拟机栈的入栈到出栈的过程。
• 局部变量表：
  • 存放编译期可知的各类基本数据类型，引用类型,returnAddress类型
  • 局部变量表的内存空间是在编译期完成分配，当进入一个方法时，这个方法须要在帧分配多少内存是固定的， 在方法运行期间是不会改变局部变量表的内存大小的。
• 若是线程请求的栈深度大于虚拟机所容许的深度，抛出StackOverflowError异常；
• 若是虚拟机栈能够动态扩展(Jvm可动态也能够动态长度的虚拟机栈)，当扩展到没法申请到足够的内存时，抛出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈

• 线程私有
• 为虚拟机执行Native方法服务；
• 做用与JAVA虚拟机栈相同，只是做用域的区别；
• 若是本地方法请求的栈深度大于虚拟机所容许的深度，抛出StackOverflowError异常；
• 若是虚拟机栈能够动态扩展(Jvm可动态也能够动态长度的虚拟机栈)，当扩展到没法申请到足够的内存时，抛出OutOfMemoryError异常。

JAVA堆

• 线程共享
• JAVA虚拟机所管理的内存中最大的一块；
• 在虚拟机启动时建立；
• 存放对象实例(全部的对象实例和数组)；
• 垃圾收集器管理的主要区域；
• 新生代、老年代、Eden空间；
• 能够处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的便可；
• 可选择固定大小或者动态扩展；
• -Xms -Xmx 调整堆初始化大小和扩展大小；
• 在堆中没有内存完成实例分配而且堆没法继续扩展时，抛出OutOfMemoryError异常。

方法区

• 线程共享；
• 存储已被虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编辑器编译后的代码等数据；
• 类信息：
  • 类的版本
  • 字段
  • 方法
  • 接口
• 可选择固定大小或者动态扩展；
• 可选择不实现垃圾回收；
• 当没法知足内存分配的时，抛出OutOfMemoryError异常。

运行时常量区

• 方法区的一部分；
• Class文件中除了有类的版本、字段、方法等描述信息外，还有常量池，这个主要用于存放编译期生成的各类字面量和符号引用，在类加载时进入方法区的运行时常量池中；
• 由于属于方法区的一部分，因此当没法知足内存分配的时，抛出OutOfMemoryError异常。

直接内存

• 不属于运行时数据区的一部分，也不是JAVA虚拟机规范中定义的内存区域；

• 不收JAVA内存限制，可是受物理内存的限制，各个内存总和大约物理内存限制，在动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。

  在JDK1.4中新加入NIO(new Input/Output)类，引入了一种基于通道(Channel)与缓存区(Buffer)的I/O方式，他可使用Native函数库直接分配堆外内存，而后经过一个存储在JAVA堆中的DirectByteBuffer对象做为这块内存的引用进行操做，这样能够显著提升性能，由于避免了在JAVA堆中和Native堆中来回复制数据。

疑问点

• String intern