Java内存区域

Posted 2021-12-05 yjt-kid

一，程序计数器

　　程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存区域，它可以看作是当前线程所执行的字节码指示器。每条线程都需要由一个独立的的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。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Native方法，这个计数器值则为空（Undefined）。此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

二，Java虚拟机栈

　　与程序计数器一样，Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）也是线程私有的，它生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型:每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等。

　　如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；如果虚拟机栈可以动态扩展（当前大部分的Java虚拟机都可动态扩展，只不过 Java虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈），如果扩展时无法申请到足够的内存,就会抛出OutOfMemoryError异常。

三，本地方法栈

　　本地方法栈(Native Method Stack)与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，它们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法(也就是字节码)服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的 Native方法服务。与虚拟机栈一样,本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError 和OutOfMemoryError显常。

四，Java堆

　　对于大多数应用来说，Java堆(Java Heap)是Java虚拟机所管理的内存空最大的一块，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。此内存区域的唯一目的赖是在放过象实例。

　　Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称做“GC堆”。如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法在扩展时，会抛出OutOfMemoryError异常。

五，方法区

　　方法区(Method Area)与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。对于习惯在HotSpot虚拟机上开发、部署程序的开发者来说，很多人都跟愿意把方法区成为“永久代”（Permanent Generation）,本质上两者并不等价，仅仅是因为Hotspot虚拟机的设计团队选择把Gc分代收集扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已，这样HotSpot的垃圾收集器可以像管理Java堆一样管理这部分内存，能够省去专门为方法区编写。

　　当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError。

六，运行时常量池

　　运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池（Constant Pool Table），用于存放编译期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。

　　当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryErrorr异常。

七，直接内存

　　直接内存(Direct Memory)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。一但是这部分内存也被频繁地使用，而且也可能导致OutOfMemoryErrorr异常出现，所以放到这里一起讲解。

　　在JDK 1.4中新加人了NIO(New lnput/Output)类，引人了一种基于通道(Channel) 缓冲区(Bufler)的I/O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。这样能在一些场中显著提高性能，因为避免了在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，肯定还是受到本机总内存（包括RAM以及SWAP区或者分页文件）大小以及处理器寻址空间的限制。服务器管理员在配置虚拟机参数时，会根据实际内存设置-Xmx等参数信息，但经常忽直接内存，使得各个内存区域总和大于物理内存限制（包括物理的和操作系统级的限制），而导致动态扩展时出现OutOfMemoryErrorr异常。