第二章 Java内存区域与内存溢出异常

运行时数据区域

程序计数器（线程私有）

　　可以看作当前线程所执行的字节码行号指示器。如果线程正在执行一个java方法，计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果是Native方法，计数器值为空（Undefind）。此内存区域是唯一一个在Java虚拟机中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域

Java虚拟机栈（线程私有）

　　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；每个方法在执行的同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，每一个方法从调用直至完成，就是一个栈帧入栈到出栈的过程。

　　局部变量表将被创建在栈内存中

　　Java虚拟机规范中，规定了两种异常状况

　　　　1 线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverFlowError(方法中无限递归)

　　　　2 虚拟机动态扩展无法申请到足够的内存，抛出OutOfMemoryError

本地方法栈（线程私有）

　　与虚拟机栈作用相似，虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码服务），本地方法栈则为使用到的Native方法服务

　　异常规范与虚拟机栈一样

Java堆（线程共享）

　　对于大多数应用来说，Java堆（Java Heap）是java虚拟机所管理的内存中最大的一块

　　所有的对象实例以及数组都要在堆上分配，但是随着JIT编译器的发展与逃逸分析技术的逐渐成熟，栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化发生，不那么“绝对”

　　Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可，就像磁盘空间一样。扩展可通过-Xmx和-Xms控制，没有内存完成实例分配，堆也无法扩展，抛出OutOfMemoryError

方法区（线程共享）

　　用于存储被虚拟机加载的类信息、常理、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据，有一个别名叫Non-Heap(非堆)，目的是与Java堆区分开来

　　对于习惯HotSpot虚拟机上开发、部署程序的开发者来说愿意把方法区称为“永久代”，本质两者并不等价，仅仅HotSpot虚拟机设计团队选择把GC分代收集扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已。1.7的HotSpot中，已经把原本放在永久代的字符串常量池移出

　　1.8中已经用Metaspace(元数据区)完全替代了方法区，元数据不在JVM中，使用本地内存，默认情况下受操作系统内存限制

　　Java虚拟机规范中，规定无法满足内存分配需求时，抛出OutOfMemoryError

运行时常量池

　　是方法区的一部分。Class文件除了类的版本、方法、字段、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池。用于存放编译期生成的各种字面量和符号的引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池存放

　　常量池无法再申请到内存时，抛出OutOfMemoryError

直接内存

　　并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。这部分内存也被频繁地使用，也会导致OutOfMemoryError

　　1.4加入了NIO，引入了一种基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的I/O方式，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，显著提高性能，避免了Java堆和Native堆中来回复制数据

 

对象的创建

　　指针碰撞：java堆中内存规整

　　空闲列表：java堆中内存不规整

　　java堆中内存是否规整和垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定

 

对象的内存布局

对象头：Mark word 和类型指针

实例数据:对象真正存储的有效信息，代码中定义各种类型的字段内容

对齐填充:不是必然存在的，起着占位符的作用，对象的大小必须是8字节的整数倍

 

对象的访问定位

句柄：稳定的地址，垃圾回收只会改变柄中的实例数据指针，reference不需要修改

直接指针：访问更快