Java内存区域与内存溢出异常

素颜马尾好姑娘i 2022-04-23 05:00 279阅读 0赞

# Java内存区域与内存溢出异常 #

![java][]

### 1. 程序计数器 ###

程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它可以看作当前线程所执行的字节码的行号指示器。

在虚拟机的概念模型中（仅是概念模型，实际各种虚拟机可能采用不同的实现方式来实现），字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。

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原来执行的位置，所以，每个线程都有一个自己的程序计数器，各线程之间计数器互不影响，独立存储。这类的内存称为“线程私有”的内存，当然，相反，还有“线程共享”的内存了。

如果线程正在执行的是一个Java方法，那么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。

### 2.Java虚拟机栈 ###

Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks），这个概念描述的是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
 *  动态连接
 *  方法出口

**每一个方法**从调用直到执行完的过程，就对应着**一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈**的过程。

Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种情况：

1.  线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度时，将抛出StackOverflowError异常。
2.  虚拟机栈可以动态扩展，如果扩展到无法申请足够的内存，会抛出OutOfMemoryError异常。

### 3.本地方法栈 ###

本地方法栈（Native Method Stack）,与虚拟机栈发挥的作用是非常相似的。

它们的区别是：

1.  虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）提供服务
2.  本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务

和虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 异常。

### 4. Java堆 ###

Java堆（Java Heap）是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。

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。

堆内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。

Java虚拟机规范中描述：所有对象实例以及数组都要在堆上分配内存。

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称为“GC堆”（Garbage Collected Heap）。

从内存回收的角度来看，由于现在收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆还可以细分：

*  新生代
 *  老年代

Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可，就像我们的磁盘空间一样。

当前主流的虚拟机都是按照扩展来实现的（通过-Xms和-Xmx控制）。

如果堆中没有足够的内存来完成实例分配，并且推也无法再扩展时，将会抛出 OutOfMemoryError 异常。

### 5. 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。

方法区的作用是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。

Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但它却有一个别名叫Non-Heap(非堆)，目的是为了与Java堆区分开来。

方法区的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载。

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

### 6.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
 *  还有一项是常量池（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。

运行时常量池是方法区的一部分，自然受到方法区内存的限制，当常量池无法再申请到内存时会抛出 OutOfMemoryError 异常。

### 7.直接内存 ###

直接内存（Direct Memory）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。

而这也可能导致 OutOfMemoryError 异常。

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