java内存区域与内存溢出异常
本章主要内容
- 运行时数据区域
运行时数据区域
Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把他所管理的内存划分成若干不同的数据区域。
这些区域都有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有的区域随着虚拟机进程的启动而存在，有些区域则是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。
程序计数器
程序计数器(Program Counter Register) 是一块较小的内存空间，它的作用可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型中，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。
- Java虚拟机的多线程通过轮流切换并分配处理器执行时间实现。
- 在任何一个确定的时刻，一个处理器只会执行一条线程的指令。
- 每个线程都有一个独立的程序计数器，线程切换后，找到正确的执行位置。
- 各线程之间的计数器独立存储。
如果线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的时正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是Native方法，这个计数器的值为空。此内存区域是唯一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
Java虚拟机栈
与程序计数器一样，Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。它描述的Java方法执行的内存模型。
- 每个方法被执行的时候会创建一个栈帧(Stack Frame)。
- 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。
- 方法从被调用到执行完成对应着一个栈帧在虚拟机栈中入站到出站的过程。
通常最关注的、与对象内存分配关系最密切的内存区就是虚拟机栈（局部变量表）和Java堆。
局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型：
- byte (1 Slot)
- short(1 Slot)
- int(1 Slot)
- char(1 Slot)
- float(1 Slot)
- long(2 Slot)
- double(2 Slot)
- boolean(1 Slot)
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(Slot),其余的只占一个。
局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，进入一个方法时，这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
本地方法栈
与虚拟机栈的作用类似，虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（字节码）服务，本地方法栈为虚拟机的Native方法服务。具体的虚拟机可以自由实现本地方法栈。
Java栈
- Java堆(Java Heap)是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。
- Java堆被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。
- 此内存区域唯一目的就是存放对象实例。
- Java堆是垃圾收集器管理的主要区域。
- Java堆只要求逻辑上连续，可以处于物理上不连续的内存空间中。
方法区
- 方法区(Method Area) 与Java堆一样，是个各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。
- 不需要连续的内存，还可以选择不实现垃圾收集。
- 这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。
运行时常量池
- 运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分。
- 用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。
- 运行时常量池具备动态性，即运行期间也可能将新的常量放入池中，例如String类的intern()方法。
- 当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。
直接内存
- 不属于虚拟机运行时数据区的一部分，也不是虚拟机规范中定义的内存区域，但是被频繁使用。
- 本机直接内存的分配不受到Java堆大小的限制，但是会受到本机总内存(RAM及SWAP区或分页文件)的大小及处理器寻址空间的限制。服务器管理员配置虚拟机参数时一般会根据实际内存设置-Xmx等参数信息，但是经常忽略直接内存，使得各个内存区域的总和大于物理内存限制，导致动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。