深入理解JVM虚拟机学习笔记（—）内存区域与内存溢出异常

Java 虚拟机所管理的内存包括以下几个运行时数据区域：

程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间，它的作用是可以看做是当前线程所执行字节码的行号指示器。在虚拟机模型里，通过改变计数器的值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并分配处理器执行时间的方式来实现的，因此为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器。各个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区域。这快区域是唯一一块没有规定OOM的内存区域

Java虚拟机栈

Java虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期和线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法执行的时候都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。

64位长度的long和double类型的数据会占用两个局部变量的空间其余数据类型只占一个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在栈中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

在虚拟机规范中规定了两种情况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，则抛出stackoverflow异常。当扩展栈的时候，无法申请到足够内存时就会抛出oom异常。

本地方法栈

本地方法栈跟虚拟机栈很相似。只是，虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈是为虚拟机使用到的Native方法服务。

Java堆

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。在虚拟机规范中是这么描述：所有的对象实例以及数组都要在堆上分配。

方法区

方法区和Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，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。垃圾收集行为在这个区域是很少出现的。但并非数据进入方法区就如永久代名字一样永久存在了，这个区域内存回收的目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。

当方法区无法内存分配时则抛出OOM异常。

运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分，用于存放编译器生成的各种字面量和符合引用。相对于Class文件常量池，运行时常量池具备动态性，运行时也可能将新的常量放入池中，使用的比较多的地方就是string的intern()方法。

常量池无法申请到空间时抛出OOM异常。

直接内存

在JDK1.4中新加入NIO 类，引入一种基于通道channel和缓冲区Buffer的IO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堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样就避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。

显然，本机直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制，但是，既然是内存，则肯定还是会受到本机总内存的大小及处理器寻址空间的限制

对象访问

不同虚拟机实现对象访问方式不同，主要有两种，使用句柄和直接指针。

使用句柄

如果使用句柄访问方式，Java堆中将会划出一块内存来作为句柄池，reference中存放的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据和类型数据各自的具体地址信息。

使用直接指针访问方式

如果使用直接指针访问方式，Java堆对象的布局中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，reference中存储的就是对象地址。



两种访问方式各有优势，使用句柄方式，最大好处是reference中存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动时，只会改变句柄中实例数据指针，而reference本身不需要修改。

使用直接指针的好处就是访问速度快，节省了一次指针定位的开销。Hotspot虚拟机采用的是这种方式。