jvm_1 Java内存区域与内存溢出异常

 

Java与c++之间有一堵由内存分配和垃圾收集技术所围成的高墙，墙外面的人想进去，墙里面的人想出来

 

一、运行时的数据区域

 

根据《Java虚拟机规范（第2版）》，Java虚拟机所管理的内存将会包括一下几个运行时的数据区域。

 

1、程序计数器：是一块较小的内存区域，可以看作当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条要执行的字节码指令，分支循环跳转异常处理线程恢复都需要依赖这个计数器来完成。每个线程都需要一个独立的程序计数器，各个线程之间的计数器互不影响，独立存储，我们称之为“线程私有化”内存。

如果线程执行的是java 方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节指令的地址，如果正在执行的是Native 方法，则这个计数器的值为空，此内存区域时唯一一个在java内存规范中没有规定任何OutOfMemoryError 的区域。

2、Java 虚拟机栈：Java 虚拟机栈也是线程私有的，他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：每个方法被执行的时候都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法的调用就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。人们经常将内存区域粗糙的划分为堆内存还有栈内存，所谓的栈内存是指的是java 虚拟机栈，或者说是java 虚拟机栈中的局部变量表部分。局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型、对象引用和returnAddress（指向一条字节码指令的地址）。其中64位的long和double类型的数据会占据两个局部变量空间，其余的数据类型只会占据一个。局部变量表所需要的内存空间在编译期间完成分配，进入方法时这个方法需要在栈帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法的运行期间是不会改变局部变量表的大小。

在java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许使用的深度，将抛出StackOverflowError 异常；当扩展时无法申请足够的内存时会抛出OutOfMemoryError 的异常。

3、本地方法栈：本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是类似的，只不过虚拟机栈是为虚拟机执行Java 方法服务的，而本地方法栈则是为了虚拟机使用到Native 方法服务。本地方法栈也会抛出StackOverflowError 异常和OutOfMemoryError 异常。

4、Java 堆：Java 堆时Java 虚拟机管理的最大的一块内存，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。此区域唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例以及数组都在这了分配内存。Java 堆是垃圾收集器管理的主要区域，也被称为GC 堆，由于现在的收集器主要都是采用分代收集算法，所以Java 堆还可以细分。

根据Java 虚拟机规范，Java 堆可以处于物理不连续的内存空间中，只要逻辑上连续就行。如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆再也无法扩展，则会抛出OutOfMemoryError 异常。

5、方法区：方法区与Java 堆一样，是各个线程共享的内存区域，他用于存储已经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，根据Java 虚拟机规范规定，当方法区无法满足内存分配时，会抛出OutOfMemoryError 异常。

6、运行时常量池：运行时常量池是方法去的一部分。Class文件中除了有类的版本号、字段、方法、接口等描述还有一项就是常量池，用于存放编译期产生的各种字面值常量和符号引用，这部分内容在类加载完成之后存放到方法区的运行时常量池

7、直接内存：直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，但是这部分内存也频繁被使用，也会导致OutOfMemoryError 异常。

 

二、对象访问

object obj = new object() ;

假设这句话出现在方法体中，那么“ object obj ” 这部分语义将会反映到Java 栈的本地变量列表中，作为一个reference 类型数据出现。而 “new Object(); ” 这部分语义将会反映到Java 堆中，形成一块存储了Object类型所有实例数据值的结构化内存，另外Java堆中必须还包括能查到此对象数据类型的地址信息，这些数据则存放在方法区中。

reference以何种方式去定位，不同的虚拟机有不同的实现方式主流的方式有：使用句柄和直接指针

• 使用句柄方式，Java堆中会划分出一块内存来作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址，句柄中包含了对象实例数据以及类型数据各自的地址

• 直接指针就需要考虑如何放置访问类型数据的问题了。