深入理解java虚拟机-Java内存区域与内存溢出异常（运行时的数据区）

java虚拟机在执行java程序的过程中会把它管理的内存划分为若干个不同的数据区域。

方法区，堆，虚拟机栈，本地方法栈，程序计数器。

 

程序计数器：

可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

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。

java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换、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。（所以每个线程都有一个独立的程序计数器）

如果线程正在执行的是一个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。

　　如果正在执行的是本地的方法，计数器的值为空。

此内存区域是唯一一个没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域

 

java虚拟机栈：

线程私有的，生命周期与线程相同。

虚拟机栈描述的是java方法执行的线程内存模型：每个方法被执行的时候，java虚拟机都会同步创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作栈、动态连接、方法出口等等信息。

每个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个帧栈在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

局部变量表存放了编译期克可知的java虚拟机的基本数据类型（boolean,byte,char,short,int,float,long,double）、对象引用和returnAddress类型。

其中在局部变量表中的数据类型的存储空间以局部变量槽（slot）表示，其中long和double类型占用两个，其他的占用一个。

此区域规定了两类异常状况：

　　　　如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，抛出StackOverflowError异常。

　　　　如果java虚拟机栈容量可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出OutOfMemoryError异常。

 

本地方法栈：

为虚拟机使用到的本地方法服务。

也会在栈深度溢出或者栈扩展失败时分别抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

 

java堆：

java堆是虚拟机所管理的内存中最大的一块。

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。

java唯一的目的是存放对象实例。

当java堆无法再扩展时，抛出OutOfMemoryError异常。

 

方法区：

是各个线程共享的内存区域，用于存储已经被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。

如果方法区无法满足新的内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。

 

运行时常量池：

是方法区的一部分。Class类文件除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息，还有一项信息是常量池表，用来存放编译期生成的各种字面量与符号引用。

运行时常量池相对于Class文件常量池的另外一个重要特征是具备动态性。

除了置入Class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时的常量池，运行期间也可以将新的常量放入池中。

当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

 

直接内存：

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。

在jdk1.4中新加入了NIO（new input/output）类，引入了一种基于通道（channel）与缓冲区（Buffer）的IO方式，可以使用本地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。能显著提高性能。

有可能在分配虚拟机内存时忽略直接内存，使得各个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OutOfMemoryError异常。