Java内存区域与内存溢出异常

Java内存区域与内存溢出异常

运行时数据区域

程序计数器（Program Counter Register）：可看作是当前程序所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型里（不同虚拟机可能有不同的实现方法），字节码解释器就是通过改变程序计数器的值来取下一条字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都依赖于这个计数器。

Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)：与程序计数器一样，Java虚拟机栈也是线程私有的，他的它的生命周期和线程相同，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、方法出口等信息。每一个方法从调用到执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

有人把Java内存分为堆（Heap）内存和栈（Stack）内存，而“栈”就是现在讲的虚拟机栈。局部变量表存放了相关局部变量，包括基本数据类型、对象引用和返回地址等。

虚拟机栈包括两种异常,StackOverflowError:所请求的栈深度大于虚拟机栈允许的最大深度。OutOfMemoryError:虚拟机栈扩展时无法申请到足够内存。

本地方法栈（Native Method Stacks）:本地方法栈与虚拟机栈十分类似，不同之处在于虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈为虚拟机执行Native method服务，在有的虚拟机中直接将本地方法栈和虚拟机栈合二为一了。

Java堆（Heap）：虚拟机管理内存中最大的一块，很多时候也被称为GC堆，Java堆被所有线程所共享，它在虚拟机启动时创建，用于存放对象实例。从内存回收角度看，该区又可细分为Eden空间、From Survivor空间和To Survivor空间，从内存分配角度看，该区可能划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中（逻辑上连续即可），目前主流的虚拟机的堆都是可扩展的（-Xms、-Xmx），若堆中内存不足以完成实例分配，也无法再扩展时，会抛出OutOfMemoryError异常。

方法区（Method Area）：方法区也是各个线程所共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、编译器即时编译的代码等数据。方法区的内存回收目标主要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，会抛出OutOfMemoryError异常。

运行时常量池（Runtime Constant Pool）：运行时常量池是方法区的一部分，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，在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

直接内存（Direct Memory）：直接内存不是Java虚拟机定义的内存区域，在JDK1.4中新加入了NIO(New Input/Output)类，引入了一种基于通道与缓冲区的IO方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过存储在Java堆中的DirectByBuffer对象引用这块内存，直接内存不受Java堆大小限制，只受本机总内存和处理器寻址空间的限制

参考资料：《深入理解Java虚拟机 JVM高级特性与最佳实践》

深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践 第2版 高清PDF+源码 下载

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