java 内存学习笔记 一(内存划分与功能说明)

根据《Java虚拟机规范（Java SE 7版）》的规定，Java虚拟机所管理的内存将会包括如下几个运行时数据区域:

程序计数器:

程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它能够看做是当前线
程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型里（仅是概念模型，各类虚拟机可能
会经过一些更高效的方式去实现），字节码解释器工做时就是经过改变这个计数器的值来选
取下一条须要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需
要依赖这个计数器来完成。

因为Java虚拟机的多线程是经过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的，
在任何一个肯定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来讲是一个内核）都只会执行一条线
程中的指令。所以，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都须要有一个独立
的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，咱们称这类内存区域为“线程私
有”的内存。

若是线程正在执行的是一个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；若是正在执行的是Native方法，这个计数器值则为空（Undefined）。此内存区域
是惟一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError状况的区域。

Java虚拟机栈

与程序计数器同样，Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）也是线程私有的，它的
生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每一个方法在执行的同时
都会建立一个栈帧（Stack Frame [1] ）用于存储局部变量表、操做数栈、动态连接、方法出口
等信息。每个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出
栈的过程。

常常有人把Java内存区分为堆内存（Heap）和栈内存（Stack）,其中栈就是指虚拟机栈.
其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间（Slot），其他的数据
类型只占用1个。

在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常情况：若是线程请求的栈深度大于虚
拟机所容许的深度，将抛出StackOverflowError异常；若是虚拟机栈能够动态扩展（当前大部
分的Java虚拟机均可动态扩展，只不过Java虚拟机规范中也容许固定长度的虚拟机栈），如
果扩展时没法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常.

本地方法栈

本地方法栈（Native Method Stack）与虚拟机栈所发挥的做用是很是类似的，它们之间
的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚
拟机使用到的Native方法服务。与虚拟机栈同样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError
和OutOfMemoryError异常。

Java堆

Java堆是被全部线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时建立。此内存区域的惟一目的就
是存放对象实例，几乎全部的对象实例都在这里分配内存。这一点在Java虚拟机规范中的描
述是：全部的对象实例以及数组都要在堆上分配 [1] ，可是随着JIT编译器的发展与逃逸分析技
术逐渐成熟，栈上分配、标量替换 [2] 优化技术将会致使一些微妙的变化发生，全部的对象都
分配在堆上也渐渐变得不是那么“绝对”了。

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，所以不少时候也被称作“GC堆”从内存回收的角度来看，因为如今收集器基本都采用分代收集算法，因此Java堆中还能够细分为：新生代和老年代；再细致一点的有Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。若是在堆中没有内存完成实例分配，而且堆也没法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

*注释 对象实例数据指的是在 Java 中建立的各类实例对象以及它们的值

方法区

方法区（Method Area）与Java堆同样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。它有一个别名叫作Non-Heap（非堆）．根据Java虚拟机规范的规定，当方法区没法知足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。这区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载

*注释 对象类型数据指的是定义在 Java 代码中的常量、静态变量、以及在类中声明的各类方法、方法字段等等；同事可能包括即时编译器编译后产生的代码数据。

运行时常量池

运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、
字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池（Constant Pool Table），用于
存放编译期生成的各类字面量和符号引用，这部份内容将在类加载后进入方法区的运行时常
量池中存放。

在Java程序中，有不少的东西是永恒的，不会在运行过程当中变化。好比一个类的名字，一个类字段的名字/所属类型，一个类方法的名字/返回类型/参数名与所属类型，一个常量，还有在程序中出现的大量的字面值。
好比下面小段源码中粗体代码显示的部分：

public class ClassTest {
private String itemS ="咱们 ";
private final int itemI =100 ;
public void setItemS (String para ){...}
}

直接内存
直接内存（Direct Memory）并非虚拟机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。本机直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制

对象的访问定位

经过句柄访问对象:

经过直接指针访问对象: