Java内存区域与内存溢出异常小结

运行时数据区域

程序计数器

• 当前字节码的行号指示器
• 线程私有

栈区

• 线程私有

Java虚拟机栈

• 为虚拟机执行Java方法（即字节码）服务
• 存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等
• 局部变量表：编译期间完成分配
  存储基本数据类型、对象引用

本地方法栈

• 为执行Native方法服务
• HotSpot将本地方法栈和虚拟机栈合一

Java堆

• 线程共享
• 目的：存放对象实例
• 垃圾回收器管理的主要区域
• 通过-Xmx和-Xms动态扩展

方法区

• 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
• 内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载（类型卸载较负载但必要）
• 运行时常量
  
  • 存放编译期生成的各种字面量和符号引用
  • 具有动态性：运行期间可以放入新的变量

直接内存

• NIO类，可使用Native函数库直接分配堆外内存，通过存储在堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作

HotSpot虚拟机对象探秘

对象的创建

• 创建新对象（new 指令），先检查指令的参数能否在常量池中定位到类的符号引用，并检查是否被加载。如果没有，需进行类加载过程
• 内存分配：
  
  • 为新生对象分配内存：
    
    • 内存规整：指针碰撞
    • 内存不规整：空闲列表
  • 并发情况下的线程安全：
    
    • 对分配内存空间的动作进行同步处理，保证原子性
    • 每个线程在Java堆中预先分配一小块内存，即本地线程分配缓冲(Thread Local Allocation Buffer，TLAB)。在每个线程自己的TLAB上分配内存，只有分配新的TLAB时，才需要同步锁定
• 对象的初始化和设置：
  
  • 将分配的内存空间初始化为零值（使用TLAB可以在分配TLAB时初始化）
  • 设置对象头
• <init>方法，将对象按照程序员的意愿初始化

对象的内存布局

• 对象头Header：存储对象自身的运行时数据
  
  • Mark Word：HashCode、GC分代年龄、锁状态标志、线程只有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等
  • 类型指针：指向类元数据的指针，用于确定对象是哪个类的实例（非必要）
  • 对齐填充（非必要）：占位符，因为对象必须是8字节的整数倍

对象的访问定位

需要通过栈上的reference数据操作堆上的具体对象

• 句柄访问：
  
  • 在堆中划分一块内存作为句柄池，reference中存储对象的句柄地址，句柄中包含对象实例数据和类型数据各自的具体地址信息
  • 优点：稳定的句柄，在对象移动（如gc操作）时，不需要改变reference
• 直接指针访问：
  
  • 堆对象的布局中需要考虑如何放置类型数据，reference中存储的是对象实例数据地址
  • 优点：速度快，节省了指针定位的时间开销（HotSpot）