Java 内存机制及溢出异常归纳

在java虚拟中执行java程序时，会把执行过程中所管理的内存划分为若干个不同的数据区，这些数据区分别有不同的用途，java虚拟机所管理的内存会划分为以下几个数据区域：

                                      

下面对着几个区域分别进行详细说明：

1. 程序计数器(Program Counter Register)--线程私有

该区域是一块较小的内存，其可以被看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解释器就是通过改变计数器的值来读取下一条字节码命令，而且分支，循环，跳转，异常处理，线程恢复等都需要依赖该计数器.一个cpu在同一时间只会处理一个线程中的指令，而为了保证java多线程上下文切换正常，需要每条线程都具有一个独立程序计数器，相互独立，不相影响，因此程序计数器的内存是线程私有的。而且其是唯一一个在java虚拟机规范中没有定义OutOfMemory异常的区域。

2. java虚拟机栈(java Virtual Machine Stacks)---线程私有

该部分内存生命周期与线程相同，其描述的是java方法执行的内存模型，方法在执行时会在虚拟机栈中创建一个栈帧，用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出入口等信息，方法在调用到结束时，对应栈帧在虚拟机中入栈和出栈过程。

局部变量表存储编译期可知的基本数据类型(4类8种)，对象引用类型和returnAddress(指向一条字节码指令的地址)，其中64位长度的long和double类型占用2个局部变量空间，其余数据类型占用1个，局部变量表的内存空间在编译期就已经分配完成，在运行期不会发生改变，该区域存在两种异常：

    1) StackOverflowError异常：线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度；

    2) OutOfMemoryError异常：当虚拟机栈内存扩展时无法申请到足够的内存；

3. 本地方法栈(Native Method Stack)------线程私有

其与虚拟机栈作用类似，区别是虚拟机栈为java方法进行保障，而本地方法栈是虚拟机使用本地方法进行保障，也会抛出StackOverflowError 和 OutOfMemoryError异常；

4. 堆(java heap)------线程共享

其是虚拟机管理内存中最大的一块，同时也是垃圾回收器管理的主要区域，也称GC堆，在虚拟机启动时创建，用于存放对象实例，所有对象实例和数组内存都在java堆中进行分配，java堆可以位于物理上不连续的内存中，只要逻辑连续即可，其大小在虚拟机中使用参数-Xmx和-Xms来控制，当没有内存在存储对象实例且无法扩展时，抛出OutOfMemoryError异常。

5. 方法区(Method Area)------线程共享

用于存储虚拟机加载的信息：类信息，常量，静态变量，即时编译器编译后代码数据等，在HotSpot虚拟机中，GC分代收集扩展到了方法区，实现类似堆内存的管理，在方法区进行内存回收主要是常量池的回收和对类型的卸载，当无法满足内存分布时，出现OutOfMemoryError异常。

6. 运行时常量池---方法区的一部分

其用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这些内容将在类加载后进行方法区的常量池中进行存放。

 7. java对象的创建及使用

     1) 对象的创建：正常代码中使用new就可以实现对象的创建，虚拟机在碰到new命令时，在虚拟机中具体流程如下：

         (1) 检查指令参数是否在常量池中存在类的符号引用，并检查该符号引用多代表的类是否被加载，解析和初始化过，如果没                有，首先进行类的加载过程；

         (2) 为新对象分配内存，对象所需的内存大小在类加载后就确定了，其在堆上分配内存有两种方式：指针碰撞（内存被分成                使用和为使用两部分，使用的在一端，未使用的在另一端，这种情况分配内存仅需要将指针进行移动即可）和空闲列表              （此时内存中使用和未使用的空间是不连续的，就需要使用一张列表对未使用的内存进行维护记录），具体使用那种分                 配 方式取决于堆内存的情况以，而堆内存的情况又与使用的垃圾收集器有关；除了内存分配方式，当在并发情况下分配               内存时，可能存在线程不安全的情况，解决的方式有两种：采用CAS配上失败重试机制保证更新操作的原子性；把内存               分配划分到不同的空间进行，即在堆中预先分配一块内存(本地线程分配缓冲TLAB),在线程分配内存时，首先在对应线                 程的TLAB中进行分配，只要在TLAB用完时才需要进行同步锁定；

         (3) 在内存分配结束后，将分配到的内存空间初始化为零；

         (4) 虚拟机对对象进行必要的设置，例如对象时哪个类的实例，如何找到类的元数据信息，对象的哈希码，对象的GC分代                  年龄等等；

          (5) 最后执行初始化方法，为对象分配一些初始化数据

      2) 对象存储结构：包含对象头，实例数据，对其补充三个部分。其中，对象头存储对象自身运行时的数据，以及类型指针               (对 象指向对应类元数据的指针，通过其可以确定对象是哪个类的实例)；实例数据存储对象真正有效的信息，即代码中定             义的各种类型的字段数据；对齐补充仅起到占位的作用，因为HotSpot虚拟机规定对象的起始地址必须是8字节的整数倍，           所以当对的实例数据没有对齐时，可以使用对齐补充部分进行补充；

      3）对象的访问：在使用对象时，java需要通过栈上的引用来找到具体对象，其具体访问方式目前常见的有句柄和直接指针两             种：使用句柄时，java堆中首先分配一块内存作为句柄池，对象引用中存储的是对象的句柄地址，对象的句柄地址红包含             对象的实例数据和类型数据各种的地址信息，其好处是在对象发生移动时，仅需要改变对象句柄地址中实例对象的指针即             可；令一种方式是使用直接指针访问，好处是速度快；