深入理解Java虚拟机02--Java内存区域与内存溢出异常
一.概述
我们在进行 Java 开发的时候，很少关心 Java 的内存分配等等，因为这些活都让 JVM 给我们做了。不仅自动给我们分配内存，还有自动的回收无需再占用的内存空间，以腾出内存供其他人使用。但是我们经常面临的一个问题就是内存泄漏，JVM无法完成回收工作，导致内存占用暴涨，最后可能让程序奔溃。本章主要了解下运行时数据区域分布情况以及溢出异常。
二.运行时数据区域
1、程序计数器
- 线程私有
- 当前线程所执行的字节码的行号指示器
- Java 多线程是通过再一个内核中轮流执行实现的，计数器就保证了切换线程的时候可以回到原来正确的执行位置
- 程序计数器必须每个线程单独一个，是线程私有的内存区域
- 程序计数器是唯一一个 JVM 没有规范 OutOfMemoryError 的区域
2、Java虚拟机栈（java方法）
- 线程私有
- Java方法执行的内存模型，即方法执行时会创建一个栈帧，保存了需要的局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息；
- 线程请求的栈深度>JVM允许的深度时，报StackOverflowError；
- 大多数的 JVM 可以动态扩展内存，如果无法申请到足够的内存时，报 OutOfMemoryError;
3、本地方法栈（native方法）
- 同Java虚拟机栈
4、Java堆
- 线程共享
- 唯一目的：存放对象实例
- 分类：新生代、老生代，或者 Eden 空间、From Survior 空间、To Survivor 空间
- 分类目的：更好的回收和分配内存
- 没有内存完成实例分配，或者不能再扩展，报OutOfMemoryError 异常
- 可以自己配置大小（-Xmx和-Xms）
5、方法区
- 线程共享
- 目的：存储类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据；
- 该区内存回收目标：主要针对常量池的回收和对类型的卸载；
- 无法满足内存分配要求时，报 OutOfMemoryError 异常
6、运行时常量池
- 注意：运行时常量池属于方法区
- 目的：存储编译期生成的各种字面量和符号引用
- 特征：并非只有编译期置入 Class 文件中的常量池内容才能进入运行时常量池，在运行期间也可以置入新的常量，比如 String 的intern() 方法；
- 无法申请足够内存时，报 OutOfMemoryError 异常
三.直接内存
- 非运行时数据区域内存
- Native 函数分配堆外内存，堆内的 DirectByteBuffer 作为这块内存的引用
- 性能显著提高，避免了 Java 堆和 native 之间来回复制数据
四.HotSpot虚拟机对象探秘
1、New对象过程
- new 指令发出
- 检查 new 的参数是否在常量池中存在这个 Class 的符号引用
- 检查对应的 Class 是否已经初始化
- 若没有则先执行初始化过程
- 分配内存，检查堆是否规整（垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定）
- 规整：指针碰撞方式分配内存
- 不规整：空闲列表方式分配内存
- 内存空间初始化为零值（不包括对象头）
- 对对象进行重要的配置
- 执行 < init > 方法
2、对象的内存布局
对象头(Mark Word)
- 自身运行时数据
- GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID
- 类型指针：确定对象是哪个Class的实例
实例数据
- 存储有效信息，定义的各种字段
- 相同宽度的字段总是被分配到一起
对齐填充
- 不一定存在
- 实例数据没有对齐，需要填充
3、对象的访问定位
句柄（reference）：
- 堆中划分句柄池
- 句柄地址
- 到对象实例数据的地址
- 到对象类型的地址
- 优势：稳定，对象移动时，（如GC时会移动），这个时候只改变指针地址。句柄信息不变，相对稳定;
指针：
- 直接存储了上述的对象地址
- 优势：速度快
五.OOM
- 堆溢出：举例一直 new 新的实例对象
- 栈溢出：举例无限循环调用执行某个方法
- 方法区和运行时常量池溢出：
- String.intern():如果常量池已存在，则返回 String 对象，如果不存在，则先添加到常量池，再返回 String 对象。
- 动态定义大量的 Class，需要注意内存的回收情况。
