深入理解Java虚拟机-Java内存区域与内存溢出异常

梦里梦外; 2022-11-19 09:48 173阅读 0赞

先一点点记录一下，后期会补一下全部的<<深入理解Java虚拟机>>目录

# Java内存区域与内存溢出异常 #

对于从事C,C++程序的开发人员来说，在内存管理区域，他们既是拥有最高权力的“皇帝”又是从事最基础工作

的“劳动人民”，即拥有一个对象的所有权，又要负责每一个对象开始到结束的维护任务。

对于Java程序员来说，在虚拟机自动内存管理机制的帮助下，不需要再为每一个new操作去写配对的delete/free

代码， 不容易出现内存溢出问题，由虚拟机管理内存让这一切看起来十分美好。不过，也正是应为虚拟机托管了

一切内存管理工作，一旦出现内存泄露和溢出方面的问题，如果不了解虚拟机是怎么使用内存的，那么排查起来

将是非常困难的工作。

## 1.运行时数据区 ##

Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理 的内存划分为若干个不同的数据区域。粗略划分可以划分为堆，

栈两个部分,堆是所有线程共享的，栈是每个线程独占的。但是这样不够 准确，下面我们将其划分为以下五个部分。

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简单的做个映射大致如下:

### ![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1dYNTk5MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][] ###

###  1.1程序计数器 ###

程序计数器是一块较小的区域，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。由于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在任何一个确定的时刻，一个处理器（对于多核处理器来说是一个内核）都只会执行一条线程中的指令。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。

简单来说就是记录了每个线程执行到了哪里，此区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemeoryError情况的区域。如果线程正在执行

的是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，如果执行的是Native方法 ，这个计数器就是空的。

### 1.2Java虚拟机栈 ###

Java虚拟机栈也是每个线程私有的，他的生命周期与线程相同。虚拟机描述的Java虚拟机方法执行的内存模型:每个方法在执行的时候都会创建一个栈帧

用于存储局部变量表，操作数栈，动态链表，方法出口等信息。每一个方法从调用直到执行完成的过程，就对应这一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

局部变量表存放了编译期可知的8中基本数据类型的值，对象的应用（存储一个指针或者句柄执行真正的值，真正的值存储于堆中）。局部变量表所需的内

存空间在编译期间完成分配，在方法运行期间不会改变变量表的大小。

当线程请求的栈深度超过栈深度（如递归得深度过深）时会抛出StackOverFlowError。如果无法申请到足够的内存就会抛出OutOfMemoryError异常。

### 1.3本地方法栈 ###

本地方法栈与虚拟机栈发挥的作用非常相似，他们之间的区别就是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法而服务，而本地方法栈未执行Native方法服务。也会抛出

虚拟机栈抛出的异常。

### 1.4堆 ###

对于大多数应用来说，Java堆是虚拟机所管理的内存中最大的一块，是被所有内存共享的一块区域。起初所有的对象实例及数据都要在堆上分配，但是随着

JIT(just in time,即时编译)编译器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟，一切也就变得没那么绝对了。如果堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法在扩展是就会抛

出OutOfMemoryError异常。

### 1.5方法区 ###

方法区与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、敞亮、静态变量、及时编译器编译后的代码等数据。当方法区 无法

满足内存分配需求是就会抛出OutOfMemoryError异常。

### 1.6直接内存 ###

直接内存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。但这部分内存也被频繁地使用，而且可能导致内存溢出异常的 出现。

在JDK1.4中加入了NIO,引入了一种基于通道与缓冲区的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配对外内存，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。这样就能避免在Java堆和Native堆中来回的复制数据。

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