Java 虚拟机内存区域总结

总结自周志明的《深入理解 Java 虚拟机》

写在前面

Java 和 c++ 比，他的内存在虚拟机的自动管理下确实香，但是如果这样出现内存泄漏或者溢出可能就没那么香了，为此我们就需要了解一下 Java 虚拟机的内存区域

运行时数据区域

根据《Java 虚拟机规范(Java SE 7 版)》规定，Java 虚拟机所管理的内存如下图所示。

程序计数器（线程私有）

唯一一个在 Java 虚拟机中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号的指示器，字节码解释器工作的时候就是靠这个来指定吓一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复都是靠这个来完成的。

对于多线程在一个处理器上执行，那么就会轮流切换来获取处理器的执行时间，那么想要线程之间切换并恢复到正确的位置，那么所以计数器就是线程私有的！

如果线程正在执行的是 Java 方法，那么计数器记录正在执行的字节码指令的地址
如果线程正在执行的是 Native 方法，那么计数器的值为空（Undefined）

Java 虚拟机栈（线程私有）

因为也是线程私有的，所以生命周期与线程相同。

每个方法执行的时候都会创建一个栈帧用于存储：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。

每一个方法的调用和执行完成就对应着，每一个栈帧在虚拟机栈中的入栈和出栈

局部变量表：存放了各种编译器可知的基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference类型）和 returnAddress 类型（指向了一条字节码指令的地址）

溢出异常：

StackOverflowError：请求的栈的深度大于虚拟机所允许的深度
OutOfMemoryError：动态扩展时无法申请到足够的内存报错

本地方法栈

其实和 Java 虚拟机栈作用非常相似，唯一区别就是 Java 虚拟机栈为 Java 方法服务，本地方法栈为 Native 方法服务，也有那两种溢出异常。

Java 堆（线程共享、GC堆）

Java 内存管理中最大的一块了，Java 堆是所有线程共享的内存区域，在虚拟机创建时启动。

只有一个目的：存放 Java 的对象实例

所有对象和数组都要在堆上分配，不过随着 JIT 的发展没有那么绝对了。

Java 堆是垃圾处理器管理的主要区域了，所以别名就叫 GC 堆。Java 堆中可以分为：新生代、老年代，更细致一点就是：Eden 空间、From Survivor 空间、To Survivor 空间。

这里可能还会有个多线程私有的分配缓冲区，作用无疑就是加快内存的回收和分配。

Java 堆的内存物理地址可以不连续，但是逻辑上是连续的

溢出异常：

OutOfMemoryError：在内存无法完成实例分配，Java 堆无法扩展的时候报错。

方法区（线程共享、永久代）

方法区和 Java 堆一样都是线程共享的，这里主要存放：类信息、常量、静态变量、已经编译好的代码。

JDK 1.7 版本将字符串常量池移出了永久代

溢出异常：

OutOfMemoryError：当方法区无法满足内存分配需求的时候报错

一张图总结一哈

运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分！！

里面存放着：Class 文件编译期生成的各种字面量和符号引用，在类加载时进入运行时常量池

编译器和运行期（String的intern()方法）都能将常量放入

溢出异常：

既然是方法区的一部分那么一样，OutOfMemoryError：无法申请时报错

直接内存

并不属于虚拟机规范中定义的内存区域，但是这部分内存也经常使用，可能会导致 OutOfMemoryError 异常的出现。

在 JDK 1.4 中新加入 NIO (New Input/Output) 类，引入了一种基于通道(Channel)和缓存(Buffer)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。可以避免在 Java 堆和 Native 堆中来回的数据耗时操作。

溢出异常：

OutOfMemoryError：会受到本机内存限制，如果内存区域总和大于物理内存限制从而导致动态扩展时出现该异常。

（图片来自大佬博客：Java虚拟机（JVM）你只要看这一篇就够了！,有一说一，这博客写的确实好推荐去看）