深入理解java虚拟机学习笔记（一） java内存区域与相关异常

文章目录

• 1.JVM虚拟机运行时内存区域
  • 1.1 程序计数器
  • 1.2 java虚拟机栈
  • 1.3 本地方法栈
  • 1.4 Java堆
  • 1.5 java方法区
  • 1.6 运行时常量池
  • 1.7 直接内存

1.JVM虚拟机运行时内存区域

jvm运行时所管理的内存将会分为如下几个区域：程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈、方法区、堆区。其中，方法区和堆区由所有线程共享，程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈将根据线程进行隔离。

在这里插入图片描述

jvm1.7虚拟机运行时数据区域

1.1 程序计数器

程序计数器（Program Counter Regester）:是一块较小的内存空间，作为当前线程锁执行字节码的行号指示器。为当前线程私有。如果执行的是一个java方法，则这个计数器是执行字节码指令的地址；如果执行的是Native方法，则计数器为空值（Undefined）。

该区域是在java虚拟机规范中唯一一个没有规定任何OutOfMemmoryError情况的区域。

1.2 java虚拟机栈

java虚拟机栈（java Virtual Machine Stacks）也是线程私有，生命周期与线程相同。由栈帧（Stack Frame）组成，栈帧包括：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口信息等。每一个方法从调用至执行完成的过程，都对应着一个栈帧在虚拟机栈中的入栈到出栈的过程。

局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）和对象引用。其中64位长度的long、double会占用2个局部变量空间（Slot）。其余的占一个空间。

该区域会出现两种异常：StackOverflewError:栈深度大于虚拟机栈所允许的深度；OutOfMemmoryError:栈扩展时无法申请到足够的内存。

1.3 本地方法栈

本地方法栈（Native method Stack）与虚拟机栈类似，区别在于本地方法栈为Native方法服务。在HotSpot虚拟机中，直接把虚拟机方法栈和本地方法栈合二为一。与虚拟机方法栈类似，该区域也会出现StackOverflewError和OutOfMemmoryError异常。

1.4 Java堆

Java堆（JAVA Heap）是java虚拟机所管理内存中最大的一块，在虚拟机启动时创建，用于存放对象实例，几乎所有的对象都在此分配内存。（并不绝对，JIT编译器发展和逃逸分析技术逐渐成熟，支持在栈上分配）。

java堆可细分为：新生代和老年代；其中新生代又包括 Eden空间，From Survivor空间和To Survivor空间。

java堆通过 -Xms 和-Xmx配置堆的大小。如果堆无法再扩展，将会抛出OutOfMemoryError异常。

1.5 java方法区

java 方法区（Method Area）与java堆一样，是各个线程共享的内存区域，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。通常用 Non-Heap（非堆）来做别称与java堆区分开。在HotSpot虚拟机中，也称为永久代（Permanent Generation）,在本质上二者并不等价，仅仅是HotSpot虚拟机把GC分代收集扩展至方法区，或者说是用永久代来实现方法区。

当方法区无法满足内存分配时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

1.6 运行时常量池

运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。用于存放class文件中的各种字面量和符号引用。 运行时常量池对于class文件常量池的另外一个重要特征就是具有动态性，在运行期间，可以将新的产量放入该常量池。如 String 的intern()方法。

当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

1.7 直接内存

直接内存（Direct Memory） 并不是java虚拟机运行时内存的一部分。在jdk1.4之后的版本中加入了NIO，引入一种基于通道channel和缓冲区Buffer的IO方式，可以直接使用分配堆外内存。然后通过存储在堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用来操作。能显著提高性能，避免在java堆和native堆中来回复制数据。 当该区域和哥哥内存区域总和大于物理内存限制的时候，会出现OutOfMemoryError异常。