深入理解jvm虚拟机读书笔记-Java内存区域与内存溢出异常

1. 运行时数据区

如图：

1.1 程序计数器

程序计数器是是线程隔离的区域，每个线程都有一个独立的程序计数器。

它是一块较小的内存空间，字节码解释器通过改变计数器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、线程恢复等基础功能都需要依赖它完成。

1.2 Java虚拟机栈

Java虚拟机栈也是线程隔离的，生命周期和线程相同。

虚拟机栈是Java方法执行的内存模型，每个方法执行时都会创建一个栈帧（stack frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息，每个方法从调用到执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

两种异常情况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；虚拟机栈动态扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

1.3 本地方法栈

本地方法栈和虚拟机栈作用相似。区别在于虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务。

1.4 Java堆

对于大部分应用程序来说，Java堆是Java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。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。

可以通过-Xmx 和 -Xms来控制堆的大小，在控制台输入java -X可以看到他们的含义，-Xmx是设置堆的最大值， -Xms是这是堆的初始化大小。队中没有完成内存分配并且再也无法扩展时，就会抛出OutOfMemoryError异常。

1.5 方法区

方法区也是各个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。

Java8以后把它放在native memory了。那么什么是native memory？Thanks for the memory, Linux

1.6 运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分。

它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进入方法区后进入方法区的运行时常量池中存放。

注意常量不一定是编译期才能产生，运行时也可以比如String类的intern()方法。无法申请到内存时会抛出OOM。

1.7 直接内存

jdk1.4加入的NIO类，可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。

直接内存不会受到Java堆大小的限制，但是会收到本级总内存和处理器寻址空间的限制。

2 虚拟机对象探秘

2.1 对象的创建

虚拟机在遇到new指令后会先去常量池中检查是否有这个类的符号引用，并检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化，如果没有，那必须先执行类的加载过程（后面会介绍）。

对象所需的内存大小在类加载完成后便可完全确定。

分配内存的方法有两种，一种是”指针碰撞“，在堆内存绝对规整的情况下使用。一种是空闲列表，在堆内存不规整的情况下使用。而Java堆是否规整又由所采用的垃圾收集器是否带有压缩功能决定。

2.2 对象的内存布局

对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头、实例数据和对其填充。

对象头有两部分，一部分用于存储对象自身的运行时数据，如哈希吗、GC分代年龄等等。这部分数据在32位和64位虚拟机中分别问32bit和64bit。另一部分是类型指针，即对象指向它元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定你那个这个对象是哪个类的实例。

接下来的实例数据部分是真正存储的有效信息，父类和子类中定义的都需要记录。

第三部分对象填充并不一定存在，仅仅起占位的作用，因为HotSpot VM的自动内存呢管理系统要求对象的起始地址必须是8字节的整数倍。

2.3 对象的访问定位

目前主流的访问方式有两种：使用句柄和直接执政。

使用句柄的好处是稳定的句柄地址，对象移动只用改变句柄中的实例数据指针，指针最大好处是快。HotSpot是第二种。