java内存区域与内存溢出异常

一.运行数据区域

　　java 虚拟机在执行java程序的过程中会把他所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。这些个区域都有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有的区域伴随着虚拟机进程启动而存在，有的区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。

二.程序计数器

　　程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它可以看成是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型里，字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支，循环，跳转，异常处理，线程恢复等基础功能都需要依赖计数器。

　　由于java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的。在任何一个确定的时刻，一个处理器都只会执行一条线程中的指令。因此，为了切换后可以恢复到正确的执行位置，每一条线程都需要一个独立的程序计数器，每一条线程之间的计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为"线程私有"的内存。

　　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，这个计数器值为空（Undefined）。此内存区域是唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

三.java虚拟机栈

　　java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）是线程私有的，它的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、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执行完成的过称，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过称。

　　经常有人把java内存区分为堆内存（Heap）和栈内存（Stack），而所谓的“栈”就是现在讲的虚拟机栈，或者说是虚拟机栈中的局部变量表。局部变量表存放了编译期可知的各种数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double ）对象引用（reference类型，就不同于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是一个代表对象的句柄或者其他于此对象的相关的位置）和return Address 类型（指向了一条字节码指令的地址）。

　　在java虚拟机规范中，这个区域规定了两种异常状况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；如果虚拟机栈可以动态扩展（当前大部分的java虚拟机都可以动态扩展，只不过java虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈），如果扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

四.本地方法栈

　　本地方法栈（Native Method Stack）与虚拟机栈发挥的作用非常相似，区别就是虚拟机栈为虚拟机执行的java方法（字节码）服务，而本地方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务。本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError异常和OutOfMemoryError异常。

五.java堆

　　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一块。java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例以及数组都要在堆上分配。

　　java堆是垃圾收集器管理的主要区域，称为“GC堆”。java堆中还可以细分为：新生代和老年代；再细致可分为Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间等。从内存分配的角度，线程共享的java堆中还可以划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。

　　根据java虚拟机规范的规定，java堆可以处于物理上不连续的内存空间，只要逻辑上连续即可。就如磁盘空间既可以固定大小，也可以扩展，如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法在扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

六.方法区

　　方法区（Method Area）与java堆一样，是各个线程共享的的内存区域，它用于存储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。java虚拟机规范对方法区得限制非常宽松，除了和java堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可以扩展外，还可以选择不实现垃圾回收。相对而言，这个区域垃圾回收的行为较少出现，而这个区域回收目标主要针对常量池的回收和对类型的卸载，但是类型的卸载，条件相当苛刻。

七.运行时常量池

　　运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池（Constant Pool Table），用于存放编译期间生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

　　运行时常量池区别于Class文件常量池的重要特征是具备动态性，java并不要求常量一定只有编译期才能产生，也就是并非预置入Class文件中的常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可能将新的常量放入池中。

　　当常量池无法在申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。