Java虚拟机知识点-内存分配

一、概述

1.不再需要为每一个new操作去写配对的delete/free代码，不容易出现内存泄露和内存溢出问题

二、运行时数据区域

1. 程序计数器：每个线程都有一个（线程私有）；唯一一个没有在Java虚拟机规范中规定任何OutMemoryError的内存区域
   
2. Java虚拟机栈：线程私有；描述Java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息
   

1. 局部变量表：存放了编译期可知的各种基本数据类（boolean,byte,char,short,int,float,long,double）、对象引用和returnAddress类型。所需的内存空间在编译期间完成分配，方法运行期间不会改变局部变量表的大小
   

3. 本地方法栈（Native Method Stack）：与虚拟机栈的区别在于，虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务
   
4. Java堆：虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。用于存放对象实例。是垃圾收集器管理的主要区域。Java规范规定，Java堆的内存空间不需物理上连续，只需逻辑上连续
   
5. 方法区：各线程共享，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。其内存空间只需逻辑上连续、可以选择固定大小或可扩展、可选择不实现垃圾回收
   
6. 运行时常量池：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备动态性
   
7. 直接内存：使用Native函数库直接分配堆外内存，可通过存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的应用进行操作
   

三、HotSpot虚拟机对象

1. 虚拟机遇到一条new指令
   

1. 首先检查这个指令的参数是否在常量池中，其代表的类是否已被加载、解析和初始化；若没有，必须先执行相应的类加载过程
   
2. 在堆中为对象分配内存
   

1. 指针碰撞（Bump the Pointer）：指针仅移动与对象大小相等的连续距离
   

1. 在使用Serial、ParNew等带Compact过程的收集器采用
   

2. 不能进行指针碰撞，虚拟机就必须维护一个列表来记录哪些内存可用（空闲列表(Free List)）
   

1. 使用CMS这种基于Mark-Sweep算法的收集器时采用
   

3. 并发分配内存-解决
   

1. 对分配内存空间的动作进行同步处理
   
2. 按线程划分内存空间：本地线程分配缓存（Thread Local Allocation Buffer, TLAB）
   

3. 将内存空间初始化为零值
   
4. 虚拟机对对象进行必要的设置
   

1. 对象头（Object Header）：存放元数据信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄等
   

5. 执行<init>
   

2. 对象的内存布局
   

1. 对象头
   
2. 实例数据：存储对象的有效信息、各类型的字段内容
   

1. 从父类继承下来的也要记录
   
2. HotSpot虚拟机的默认分配策略：longs/doubles, ints, shorts/chars, bytes/Booleans, oops(Ordinary Object Pointers)
   

1. 相同宽度的字段总是被分配到一起
   

3. 对齐填充：仅起到占位符的作用
   

3. 对象的访问定位
   

1. Java程序需要通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象
   
2. 对象访问方式：句柄和直接指针
   

1. 句柄池：reference中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据和类型数据各自的具体地址信息
   

1. 对像被移动时只需改变句柄中的实例数据指针，reference本身不需修改
   

2. 直接指针：reference存储的是对象地址
   

1. 速度较快：不用指针定位
   

4. OutOfMemoryError异常
   

1. 可能发生的区域：方法区、堆、虚拟机栈、本地方法栈等
   
2. Java堆溢出
   

1. 存储的对象实例占用的内存达到上限
   
2. 参数（-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError）：堆内存满时跳出
   
3. 内存映像分析工具：Eclipse Memory Analyzer
   
4. 参数在Run configuration中设置
   

3. 虚拟机栈和本地方法栈溢出
   

1. HotSpot不区分虚拟机栈和本地方法栈；栈参数（-Xss）
   
2. SatckOverflowError:栈溢出
   
3. 扩展栈失败: OutOfMemoryError
   
4. 单个线程下，无论是栈帧太大还是虚拟机栈容量太小，当内存无法分配时，虚拟机都会抛出StackOverflowError
   

4. 方法区和运行时常量池溢出
   

1. 方法区设置参数：-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize
   
2. String.intern():是一个native方法；查看常量池中是否有该String对象，没有则添加到常量池
   
3. 字节码技术：如GCLib；保证动态生成的类可以加载到内存
   
4. JVM动态语言：如Groovy；实现语言的动态性
   

5. 直接内存溢出
   

1. 参数（-XX:MaxDirectMemorySize）:默认与Java堆最大值一样