【Java自动内存管理机制】

Java内存区域

　　java虚拟机在执行java程序的过程中会把它所管理的内存划分成很多个不同的数据区域。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。Java虚拟机规范中把java虚拟机所管理的内存划分为以下几个区域。

　　一、程序计数器（Program Counter Register）

　　程序计数器是一块较小的内存空间，它的作用是当前所执行的字节码的行号指示器。它是线程私有的，即各个线程都有独立的程序计数器。

　　如果线程正在 执行一个java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是native方法，则这个计数器是空（undefined）。

　　此内存区域是唯一的一个不会抛出OutOfMemoryError异常的区域。

　　二、java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）

　　我们可能经常听到说java内存分为堆内存和栈内存，其实这个说法中的栈内存是指java虚拟机栈中的局部变量表部分。

　　Java虚拟机栈描述的是java方法执行的内存模型：每个方法被执行时都会同时创建一个栈帧（Stack Frame），用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直到执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。Java虚拟机栈也是线程私有的，生命周期也线程相同。

　　局部变量表存放的类型包括以下三种：

　　1、 编译期可知的基本数据类型：boolean、byte、char、short、int、float、long、double共8 种类型；

　　2、 对象引用：即reference类型，它存放的是一个指向堆中对象起始地址的引用指针，或一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置，根据虚拟机的不同实现而不同；

　　3、 returnAddress类型：存放指向一条字节码指令的地址；

　　局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在帧中分配多大的局部变量表空间是完全确定了的，方法在运行期间不会改变局部变量表的大小。

　　Java虚拟机栈会抛出两种异常：

　　1、 OutOfMemoryError异常：如果虚拟本可以动态扩展，当扩展时无法申请到足够的内存时抛出；

　　2、 StackOverflowError异常：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度时抛出；

　　三、本地方法栈（Native Method Stacks）

　　本地方法栈与虚拟机栈的作用相似，它是为虚拟机在执行native方法时服务，而虚拟机栈是为虚拟机执行java方法服务。此内存区域也会抛出OutOfMemoryError异常和StackOverflowError异常。

　　四、java堆（Java Heap）

　　java堆是用于存放对象实例和数组。它是java虚拟机管理的内存中最大的一块，被所有线程共享，在虚拟机启动时创建，也是垃圾收集器管理的要区域，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。

　　如果垃圾收集器采用的是分代收集它还，它还可以细分为新生代和老年代，再细致一点的有Enden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。

　　java堆可以处理物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上连续即可。在实现时既可以实现丰固定大小的，也可以是可扩展的。如果是可扩展的，可以通过-Xms和-Xmx来指定最小和最大值，如果-Xms和-Xmx的值相等，则相当于不可扩展了。如果堆中没有内存可完成实例分配，此内存区域会抛出OutOfMemoryError异常。

　　五、方法区

　　方法区用于存放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。它是堆的一个逻辑部分，是各个线程共享的内存区域。如果是sun的HotSpot虚拟机，它也叫做永久代（Permanent Generation），如果方法区无法满足内存分配需求时，会抛出OutOfMemoryError异常。

　　方法区中的运行时常量池（RuntimeConstant Pool），用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，它在类加载后存放到运行时常量池中。

　　运行时常量池具有动态性，即常量不一定只在编译期产生，在运行期间也可能将新的常量存入池中，比如String类的intern（）方法。

　　六、直接内存（DirectMemory）

　　它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。比如在JDK1.4中新加入的NIO类，有一种基于通道与缓冲区的I/O方式，它可以使用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。所以直接内存不会受到java堆大小的限制，但会受到本机总内存的大小及处理器寻址空间的限制。它也会抛出OutOfMemoryError异常。