jvm学习——java内存区域与内存溢出异常——丑九怪

写在前面

对于java语言来说，相对于c、c++最大的区别可能就是在内存方面了，c、c++直接将内存交给了编程者，让其对所用的每字节空间“负全责”，而jvm提供了一整套自己管理自己的机制，虽然方便了编程者，但同时造成了隐患，如果编程者无法从内存角度清楚地认识到整个程序的执行过程，那么就有可能导致很多看起来无厘头的错误，在查错时也让人头疼无比。因此学习jvm是很有必要的

运行时数据区

• jvm在执行java程序的过程中会把他所管理的内存划分为若干个不同的区域，以下将一一说明

1、程序计数器

• 简单来说，可以将它理解为一个指针，指向当前线程所执行字节码的“地址”，通过改变他的值达到程序运行的效果，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等都通过这个“指针”实现。每个线程都会有自己的程序计数器来控制程序的执行

2、java虚拟机栈

• 当一个线程被建立时，就被分配了对应的虚拟机栈，java虚拟机栈用来描述java方法执行的内存模型，存储的基本的单位是栈帧，栈帧里存储每个方法调用时的具体信息。每个方法的调用和返回，对应栈帧的出栈和入栈操作
  （局部变量表、操作数栈、动态链接和方法出口等信息）。

• java虚拟机栈有两个可能出现的异常，StackOverflowError和OutOfMemoryError
  这两个异常可以简单理解为：StackOverflowError是由于线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的栈深度（过多的栈帧入栈）。如果Java虚拟机栈的大小可以动态扩展，当申请不到足够内存给栈时就会报OutOfMemoryError异常。（目前主流的HotSpot虚拟机不可以动态扩展，所以也就不会报这异常）

下面的代码演示了StackOverflowError，这是一个方法的递归调用，循环是死循环，一直在递归调用，程序执行之后，很快会出现异常

public static void main(String[] args) {
        method();
}
public static void method() {
    while (true)
    {
        method();
    }
}

2.1、本地方法栈

• 与java虚拟机栈相似，本地方发栈为java程序中的native方法服务。个别虚拟机不区分java虚拟机栈和本地方发栈。

3、java堆

• 这部分空间是所有线程共享的空间，主要存放对象实例，在虚拟机启动时创建。另外，这部分空间是垃圾回收器所管理的主要区域。java虚拟机规范规定，java堆只要逻辑上是连续空间即可。空间大小可以是固定的，也可以是动态可扩展的。因为其空间大小可能存在限制，所以这里也可能出现OutOfMemoryError，

List<Test1> strList = new ArrayList<>();
        while (true)
        {
            strList.add(new Test1());
        }

像这样不停地给创建的list中填充Test1的对象，因为每个对象都被list保存了下来，故不会被垃圾回收机制所回收，当创建的对象足够多，占满了所有的java堆空间，导致java堆开始扩展，当java堆扩展过程中再无可用空间的同时，报出OutOfMemoryError异常

4、方法区

• 方法区是所有线程共享的区域，用于存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等信息。java规范将方法区从逻辑上划分为java堆的一部分。有些java虚拟机将方法区划分为java堆的一部分，将其规定为“永久代”，避免被GC回收。
• 方法区无法满足内存分配需求时，也会出现OutOfMemoryError异常。尝试使方法区出现异常，比较简单的一种方法就是不停的创建类，并对其进行加载操作，想到使用动态代理就可以复现这个异常。

4.1、运行时常量池

• 作为方法区的一部分。Class文件中的常量池，用于存储编译期生成的各种字面量和符号引用，这一部分内容在类加载之后被存放入方法区的运行时常量池。
• 作为方法区的一部分，运行时常量池也有可能因为无法申请到足够内存而抛出OutOfMemoryError异常。

总结

• 对于上述的jvm内存分布，在我的理解中分为两部分：线程共享区域和线程独占区域。线程共享区域有java堆(存放对象)，方法区(存放被加载的类的信息)。线程独占区域(每个线程都有一个的部分，互不干扰)有：程序计数器(指向当前指令的地址)，java虚拟机栈(存放当前所执行对的方法)，本地方法栈(存放当前所执行对的Native方法)。这些区域随着java的发展，有可能出现改变，但基本大同小异，