java的GC机制--java的内存区域

了解java GC 机制，必须搞清楚JVM中内存区域的划分，在java运行时的数据区域里，由JVM管理的内存区域主要分成一下几块：

1、程序计数器（Program Counter Register）:程序计数器是一个比较小的内存区域，用于指示当前线程所执行的字节码执行到第几行，可以理解为当前线程的行号指示器。字节码指示器工作是，会通过改变这个计数器的值来取下一条语句指令。

每个程序计数器只用来记录一个线程的行号，所以它是线程私有的。

如果程序执行的是一个java方法，那么程序计数器记录的就是正在执行的虚拟机字节码的指令地址；如果执行的是本地方法，那么计数器的值为undefined；由于程序计数器只记录当前指令地址，所以不存在内存溢出的情况，应此程序计数器也是JVM内存区域内唯一没有定义OutOfMemoryError的区域

2、虚拟机栈（JVM Stack）:一个线程的每个方法在执行时，都会创建一个栈帧，栈帧中储存的有局部变量表、操作站、动态链接和方法出口，当方法被调用时，栈帧在虚拟机栈中入栈，当方法完成执行时，栈帧出栈。

局部变量表中储存着方法的相关局部变量，包括基本数据类型、变量的应用和返回地址等，局部变量表中，只有long和double变量类型会占用两个局部变量空间。需要注意的是，局部变量表是在编译时就已经确定好的，方法运行所需要的空间在栈帧中是完全确定的，在方法的声明周期内不会改变。

虚拟机栈中定义了两种异常：如果线程调用的栈深度大于虚拟机允许的最大深度，则抛出StackOverFlowError（栈溢出），多数虚拟级允许动态扩展虚拟机栈的大小，所以线程可以一直申请栈，知道内存不足，此时，会抛出OutOfMemorryError（内存溢出）；

每个线程对应一个虚拟机栈，所以虚拟机栈也是线程私有的；

3、本地方法栈（Native Mothed Stack）:本地方法栈在作用，运行机制，异常机制方面都与虚拟机栈相同，唯一的不同是：虚拟机栈执行的是java方法，本地方法栈用来执行native方法的，在很多虚拟机中会将虚拟机栈和本地方法栈连载一起使用

本地方法栈也是线程私有的

4、堆区（Heap）：堆区是理解GC机制最重要的区域。在JVM管理的内存中，堆区是最大的区域，堆区是javva GC 管理机制所管理的主要内存区域，堆区由所有线程共享，在虚拟机启动时创建，堆区的存在是为了存储对象实例，原则上讲，所有对象都在堆区上分配内存（也有直接在栈上分配内存的）；

一般的，根据java虚拟机规范规定，堆内存需要在逻辑上要是连续的（物理上可不连续），在实现是，可以是固定大小的，也可以是可扩展的，目前主流虚拟机都是可扩展的。如果在垃圾回收后，仍没有足够的内存分配，也不能再分配，此时会抛出OutOfMemorryError:Java head Space异常。

堆区是线程共享的。

5、方法区（Method Area）:在java虚拟机规范中，将方法区作为堆的一个逻辑部分来对待，但事实上方法区不是堆；

方法区是所有线程的共享区，用于储存已经被虚拟机加载的类信息（即加载类时需要加载的信息，包括版本、field、方法、接口等信息）、final常量、静态变量、编译器即时编译的代码等。

方法区在物理上也不需要是连续的，可以选择固定大小也可选可以扩展，并且方法区比堆区多一个限制：可以选择是否执行垃圾收集。一般的，方法区上执行的垃圾回收是很少的，这也是方法区被称为永久代的原因之一（HotSpot），但这也不代表着方法区上完全没有垃圾回收，其上的垃圾回收主要针对常量池的内存回收以及对以加载的类卸载。

方法区上的垃圾回收，条件苛刻且相当困难，效果也不尽如人意，所以一般不做过多考虑。

在方法区上定义了OutOfMemoryError:Permgen Space异常；内存不足时抛出。

运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分，用于存储编译期就生成的字面常量、符号引用、翻译出来的直接引用（符号引用就是编码是用字符串表示某个变量、接口的位置，直接引用就是根据符号引用翻译出来的地址，将在类链阶段翻译完成翻译）。运行时常量池除了存储编译期常量外，还可以存储运行时产生的常量（比如String类的interm()方法，作用是String维护了一个常量池，如果调用的字符“aaa”已在常量池中，则返回常量地址，否则，新建一个常量加入常量池，再返回常量地址）.

方法区是线程共享的。

6、直接内存（Dirict Memory）:直接内存并不是JVM直接管理的内存，就是JVM意外的内存。JDK中有一种基于通道（channel）和缓冲区（buffer）的内存分配方式，将由C语言实现的native函数库分配在直接内存中，用储存在JVM中的DirectByBuffer引用，由于直接内存受到本机内存的限制，也可能会抛出OutOfMemorryError异常。