深入理解Java 虚拟机 之自动内存管理

Posted 2020-11-17 HelloVoyager

 

Java 内存区域与内存溢出异常

1. 运行时数据区域

Java 虚拟机在执行Java 程序的过程中慧把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区域。如下图所示：

(1).程序计数器：较小的内存空间，可以看作时当前线程所执行的字节码的行号指示器。（是唯一一个不会OOM 的区域）

(2).Java 虚拟栈：存储局部变量、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用到执行完成，对应一个栈帧在虚拟机栈中入栈和出栈的过程。

(3).本地方法栈：类似与虚拟机栈，只不过两者执行的服务不一样，前者时虚拟机栈为虚拟机执行Java 方法（也就是字节码）服务，后者为虚拟机使用到的Native 方法服务。

(4).Java 堆（也叫GC 堆）：虚拟机管理的内存中最大的一块，唯一目的就是存放实例对象。

(5).方法区：存储常量、静态变量等。

(6).运行时常量池：属于方法区的一部分

(7).直接内存：既不属于虚拟机也不是Java 虚拟机规范中定义的内存区域。NIO 的时候会用到

2. HotSpot 虚拟机对象

进一步了解这些虚拟机内存中的数据的其他细节。包括创建----布局----访问

(1).对象的创建

在语言层面上，创建对象（例如：克隆、反序列化）通常仅仅是一个new 关键字而已，而在虚拟机中对象创建要复杂的多，如下图所示：

 

 

 (2).对象的内存布局：三块区域----对象头、实例数据和对齐填充

• 对象头

　　　　①用于存储对象自身的运行时数据：哈希码、GC 分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等；

　　　　②对象指向它的类元数据的类型指针（但是不一定每个对象都有），如果对象时数组那么对象头中还包括一块用于记录数组长度的数据；

• 实例数据：是对象真正存储的有效信息，也是程序代码中所定义的哥中类型的字段内容；
• 对齐填充：不是必然存在，也没有特别的含义，仅仅起着占位符的作用；

(3).对象的访问定位：原理：栈上的reference 数据来操作堆上的具体对象，有两种方式----句柄和直接指针

• 句柄：Java 堆中划分一块内存来作为句柄池，reference 中存储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，如下图所示

 　　

• 直接指针：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，而reference 中存储的直接就是对象地址，如下图所示

　 　

• 两种访问的区别：句柄：reference记录的是句柄地址，对象改变时只需要改变句柄中实例数据的指针，不影响reference指向，更稳定；直接指针：直接访问对象，相对句柄访问中间少了一层句柄池，因此更快，但是开销会积少成多，增加执行成本。

3. OutOfMemoryError 异常

(1).Java 堆溢出：使用Eclipse Memory Analyzer 分析堆转储快照文件，详细见Eclipse Memory Analyzer，内存泄漏插件，安装使用一条龙

(2).虚拟机栈和本地方法栈溢出:

①如果线程请求的栈深度大于虚拟机所运行的最大深度，将抛出StackOverflowError 异常（内存泄漏）

②如果虚拟机在扩展时无法申请到足够的内存空间，则抛出OutOfMemoryError 异常（内存溢出）

(3).方法区和运行时常量池溢出

(4).本机直接内存溢出

4. 总结

1. 虚拟机中的内存是如何划分

2. 异常产生的原因