Java與C++之間有一堵由內(nèi)存動態(tài)分配和垃圾收集技術(shù)所圍成的“高墻”，墻外面的人想進(jìn)去，墻里面的人卻想出來。
????????????????????????《深入理解Java虛擬機》

概述

對于一個Java程序員而言，由于JVM的自動內(nèi)存管理機制，不需要為每一個new操作寫對應(yīng)的delete/free操作，也不容易出現(xiàn)內(nèi)存泄露和內(nèi)存溢出的問題。然而一旦出現(xiàn)內(nèi)存泄漏和溢出方面的問題，如果對JVM內(nèi)存管理機制不了解，那么排查錯誤將十分艱難。

運行時數(shù)據(jù)區(qū)域

1. 程序計數(shù)器（Program Counter Register）

• 是一塊較小的內(nèi)存空間，可看作當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器。
  • 如果正在執(zhí)行一個Java方法，計數(shù)器記錄正在執(zhí)行的虛擬機字節(jié)碼指令的地址。
  • 如果正在執(zhí)行一個Native方法，計數(shù)器值為空（Undefined）。

Java虛擬機的多線程是通過線程輪流切換并分配處理器執(zhí)行時間的方式來實現(xiàn)的，在任何一個確定的時刻，一個處理器（對于多核處理器來說是一個內(nèi)核）都只會執(zhí)行一條線程中的指令。

• 為了切換線程后恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置，每條線程都需要獨立的程序計數(shù)器，各線程計數(shù)器獨立存儲，互不影響。因此程序計數(shù)器是線程私有的內(nèi)存
• 是唯一一個在JVM規(guī)范中沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域。

2. Java虛擬機棧（Java Virtual Machine Stacks）

• 描述Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型。
  • 每個方法在執(zhí)行的同時會創(chuàng)建一個棧幀（Stack Frame），用于存儲局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接、方法出口等信息。
  • 每個方法從調(diào)用至執(zhí)行完成的過程，對應(yīng)一個棧幀在虛擬機棧中入棧和出棧的過程。
• 是線程私有的，生命周期與線程相同。

經(jīng)常有人把Java內(nèi)存區(qū)分為堆內(nèi)存和棧內(nèi)存，這種分法比較粗糙。這種劃分方式的流行只能說明大多數(shù)程序員最關(guān)注的、與對象內(nèi)存分配關(guān)系最密切的內(nèi)存區(qū)域是這兩塊。

• 其中堆指“Java堆”，棧指“JVM棧”，或者說JVM棧中的局部變量表部分。
  • 局部變量表存放了編譯期可知的基本數(shù)據(jù)類型、對象引用和returnAddress類型（指向一條字節(jié)碼指令的地址）。
  • 局部變量表所需內(nèi)存在編譯器分配，在進(jìn)入方法時完全確定，并且方法運行期間不會改變。
• JVM規(guī)范中，對這個區(qū)域規(guī)定了兩種異常情況：
  • 如果線程請求的棧深度大于JVM所允許的深度，將拋出StackOverFlowError異常；
  • 如果虛擬機棧可以動態(tài)擴(kuò)展，當(dāng)擴(kuò)展時無法申請到足夠的內(nèi)存，就會拋出OutOfMemoryError異常。

3. 本地方法棧（Native Method Stack）

• 與JVM棧區(qū)別在于JVM棧為虛擬機執(zhí)行Java方法（字節(jié)碼）服務(wù)，本地方法棧為虛擬機使用到的Native方法服務(wù)。
• 在JVM規(guī)范中沒有強制規(guī)定，由虛擬機自由實現(xiàn)（例如Sun HotSpot虛擬機 將本地方法棧和JVM棧合二為一）。
• 與JVM棧相同，會拋出StackOverFlowError和OutOfMemoryError異常。

4. Java堆（Java Heap）

• Java堆是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機啟動時創(chuàng)建，是JVM管理的內(nèi)存中最大的一塊（對大多應(yīng)用程序而言）。
• 幾乎所有的對象實例和數(shù)組都在Java堆分配內(nèi)存。

Java堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域，因此很多時候也被稱為“GC堆”（Garbage Collected Heap）。從內(nèi)存回收角度看，由于現(xiàn)在收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆還可細(xì)分為新生代和老年代；從內(nèi)存分配角度看，Java堆可能劃分出多個線程私有的分配緩沖區(qū)（TLAB），無論如何劃分，都與存放內(nèi)容無關(guān)，進(jìn)一步劃分的目的是為了更好地回收內(nèi)存或更快地分配內(nèi)存。

• JVM規(guī)范規(guī)定：Java堆在物理上可以處于不連續(xù)內(nèi)存空間中，只要邏輯上連續(xù)即可。如果在堆中沒有內(nèi)存完成實例分配，并且堆也無法拓展時，會拋出OutOfMemoryError異常。

5. 方法區(qū)（Method Area）

• 用于存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)，是線程共享的內(nèi)存區(qū)域。

對于習(xí)慣在HotSpot虛擬機上開發(fā)、部署程序的開發(fā)者來說，很多人更愿意把方法區(qū)稱為“永久代”，本質(zhì)上兩者并不等價，僅僅是因為HotSpot虛擬機使用永久代來實現(xiàn)方法區(qū)，雖然省去了專門為方法區(qū)編寫內(nèi)存管理代碼的工作，但現(xiàn)在看來并不是一個好主意，因為這樣更容易遇到內(nèi)存溢出問題。

• JVM規(guī)范對方法區(qū)的限制非常寬松，物理內(nèi)存不需要連續(xù)，可以選擇固定大小也可擴(kuò)展，還可以選擇不實現(xiàn)垃圾收集。相對而言，垃圾收集行為在這個區(qū)域出現(xiàn)較少，這個區(qū)域的內(nèi)存回收目標(biāo)主要針對常量池的回收和類型的卸載。
• JVM規(guī)范規(guī)定，當(dāng)方法區(qū)無法滿足內(nèi)存分配需求時，將拋出OutOfMemoryError異常。

6. 運行時常量池（Runtime Constant Pool）

Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外，還有一項信息是常量池，用于存放編譯期生成的各種字面量和符號引用，這部分內(nèi)容將在類加載后進(jìn)入方法區(qū)的運行時常量池存放。

• 運行時常量池是方法區(qū)的一部分，受到方法區(qū)內(nèi)存的限制。
• JVM規(guī)范對運行時常量池沒有做任何細(xì)節(jié)的要求，虛擬機提供商可以按照自己的需求來實現(xiàn)這個內(nèi)存區(qū)域。
• 運行時常量池相對于Class文件常量池的一個重要特征是具備動態(tài)性，并非只有Class文件常量池的內(nèi)容才能進(jìn)入運行時常量池，運行期間也可能將新的常量放入池中。（常見的如String類的intern()方法）
• 當(dāng)常量池?zé)o法申請到內(nèi)存時，會拋出OutOfMemoryError異常。
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