第二章：Java内存区域

Posted 2021-11-12 use-d

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。

这些区域各有个的用途、以及创建和销毁时间，有的随虚拟机进程的启动而存在，有的则依赖于用户线程的启动和结束而建立和销毁。

Java虚拟机主要分为5部分：方法区、虚拟机栈、本地方法栈、堆、程序计数器。

• 程序计数器:是一块较小的内存空间，代表当前线程所执行的字节码的行号指示器。

由于Java虚拟机中多线程是通过线程轮流切换和分配处理器时间的方式来实现的，在任何一个时刻，一个处理器只有一个线程在执行指令，因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每个线程都需要一个独立的程序计数器。

如果一个线程正在执行Java方法，这个程序技术器为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，这个计数器则为空。

• Java虚拟机栈：它是线程私有的。它的生命周期和线程向相同。Java方法执行的内存模式：每个方法在执行的同时会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用开始到执行完成，就对应着一个栈帧在虚拟机中的入栈和出栈过程。

局部变量表存放了编译器可知的各种基础类型、对象引用和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。其中long和double类型的数据会占用2个局部变量空间，而其他的类型只占用1个。

局部变量表所需要的内存空间在编译器间完成分配，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。

Java虚拟机栈会出现Stack OverflowError和OutOfMemoryError异常。

• 本地方法栈：类似于虚拟机栈，用于存储虚拟机使用到的Native方法服务。

会出现Stack OverflowError和OutOfMemoryError异常。

• Java堆：Java虚拟机管理的最大一块内存。

Java堆被所有线性共享。

在虚拟机启动时创建。

此内存唯一的目的就是存放对象实例（数组），几乎所有对象实例都在这里分配。

Java堆时垃圾回收器管理的主要区域。

Java堆粗粒度分为年轻代和年老代。

年轻代可以细分为Eden区、from survior和to survior区。

可以在堆中提前划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Aollocation Buffer）。

Java堆可以处理物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。

可以使用-Xmx和-Xms来控制堆大小。

如果没有内存可以分配，会报出OutOfMemoryError异常。

• 方法区：方法区也是各个线程共享的内存区域，用于存放类信息、静态变量、常量、即使编译器编译后的代码等数据。可以成为Non-Heap（非堆）。

之前把方法区成为永久代，其实两者并不等价。

可以通过-MaxPermSize分配方法区最大值。

方法区也不要求必须是连续的内存区域。

如果没有内存可以分配，会报出OutOfMemoryError异常。

• 运行时常量池：是方法区的一部分，用于存储编译器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。

运行时常量池相对于Class文件常量池的另外一个重要特定是具备动态性，Java并没有要求常量一定只有编译器才能产生，也就是并非预制入class文件中的常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，运行期间也可以将新的产量放入池中，例如String的intern()方法。

常量池也受方法内存的影响,如果没有内存可以分配，会报出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，这部分内存也可以被频繁的使用，而且可能导致OutofMemoryError异常。

JDK1.4新增的Nio，引入了基于通道channel与缓冲区的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堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。，这样可以避免Java堆和Native堆中来回复制数据。