虚拟机中的内存是如何划分的（运行时数据区域）？

Java内存区域与内存溢出异常

1. 概述（为什么要去了解虚拟机是怎样使用内存的？）
2. 运行时数据区域（虚拟机中的内存是如何划分的？）
3. HotSpot 虚拟机对象探秘 （HotSpot 虚拟机在 Java 堆中对象是如何创建、如何布局以及如何访问的？）
4. 实战：OutOfMemoryError 异常（哪部分区域、什么样的代码和操作可能导致内存溢出异常？）

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2、虚拟机中的内存是如何划分的？

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以下几个运行时数据区域。

2.1 程序计数器

@它是什么？

它是一块较小的内存空间，可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器，是线程私有的。

@它的作用？

在虚拟机的概念模型中，字节码解析器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需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。

@它用来存放什么？

如果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；
如果线程正在执行的是 Native 方法，这个计数器值则是空。

@什么样的内存区域是线程私有的？它为什么是线程私有的？

由于Java虚拟机的多线程是通过轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的，在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）都只会执行一条线程中的指令。因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需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。

@Java 虚拟机规范中对该区域规定了什么异常？

它是唯一一个在 Java 虚拟机规范中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

2.2 Java 虚拟机栈

@它是什么？

它是线程私有的，生命周期与线程相同。它所描述的是 Java 方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时会创建一个栈帧（方法运行时的基础数据结构）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一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。

@它的作用？

为虚拟机执行 Java 方法（也就是字节码）服务。

@它用来存放什么？

局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。

局部变量表：存放了编译期可知的各种①、基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、②、对象引用（reference 类型，它不等同于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此对象相关的位置）和③、returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）
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，其余的数据类型只占用 1 个。

@Java 虚拟机规范中对该区域规定了什么异常？

如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出 StackOverflowError 异常；
如果虚拟机栈可以动态扩展（当前大部分的 Java 虚拟机都可以动态扩展，只不过 Java 虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈），如果申请不到足够的内存，就会抛出 OutOfMemoryError 异常。

2.3 本地方法栈

@它是什么？
@它用来存放什么？
@Java 虚拟机规范中对该区域规定了什么异常？

与Java 虚拟机栈一样。甚至有的虚拟机直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。

@它的作用？

为虚拟机使用到的 Native 方法服务。

2.4 Java 堆

@它是什么？

对于大多数应用来说，它是 Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块。它是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。
它是垃圾收集器管理的主要区域，也被成为“GC堆”。
从内存回收的角度来看（现在收集器基本上都采用分代收集算法），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。
从内存分配的角度来看，多个线程私有的分配缓冲区（TLAB）。
进一步划分的目的： 为了更好地回收内存，或者更快地分配内存。
它可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。

@它的作用？

几乎所有的对象实例都在这里分配内存。

@它用来存放什么？

对象实例。

@Java 虚拟机规范中对该区域规定了什么异常？
当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的（通过 -Xmx 和 -Xms 控制）。
如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出 OutOfMemoryError 异常。

2.5 方法区

@它是什么？

是各个线程共享的内存区域，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。

@它用来存放什么？

@Java 虚拟机规范中对该区域规定了什么异常？
除了和 Java 堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展外，还可以选择不实现垃圾收集。
该区域内存的大小由-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize来调节。
当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出 OutOfMemoryError 异常。

2.6 运行时常量池

@它是什么？

它是方法区的一部分。
运行时常量池相对于 Class 文件常量池的另外一个重要特征是具有动态性，运行期间也可能有新的常量池放入池中，比如 String.intern() 方法。

@它用来存放什么？

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，用于存放编译器生成的各种字面常量和符号引用，这部分内容被类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

@Java 虚拟机规范中对该区域规定了什么异常？

当常量池无法再申请到内存时，会抛出 OutOfMemoryError 异常。

2.7 直接内存

@它是什么？

它不是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。而是堆外内存。

@Java 虚拟机规范中对该区域规定了什么异常？

本机直接内存的分配不会受到 Java 堆大小的限制，但是会受到本机总内存（包括 RAM 以及 SWAP 区或者分页文件）大小以及处理器寻址空间的限制。
服务器管理员在配置虚拟机参数时，经常忽略直接内存，使得各个内存区域总和大于物理内存限制（包括物理的和操作系统级的限制），从而导致动态扩展时出现 OutOfMemoryError 异常。

未完待续······