java内存区域

程序计数器

程序计数器是一块较小的内存空间，他可以作是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里(仅是概念模型，各种虚拟机可能会通过一些更搞笑的方式去实现)，字节码解释器工作时就是就是通过改变这个计数器的值来选取吓一跳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。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，每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，我们成这类内存区域为"线程私有"的内存。如果线程正在执行的是一个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，脏各个计数器值则为扩能。次内存区域视为一个在java虚拟机规范里没有是定任何OutOfMemoryError情况的区域。

Java虚拟机栈

与程序计数器一样，Jva虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型:每个方法在执行同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等消息。每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。经常有人把Java内存区分为堆内存和栈内存，这种分发比较粗糙，Java内存区域的划分实际上远比这复杂。这种划分方式的流行只能说明大多数程序员最关注的，域对象内存分配关系最密切的内存区域是这两块。其中所指的"堆"以后会专门讲述，而所指的栈就是现在讲的虚拟机栈，或者说的是虚拟机栈中的局部变量表部分。局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型(boolean,byte,char,short,int,float,long,double),对象引用(reference类型，它不同于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或其他与此相关的位置)和returnAddress类型(指向了一条字节码指令的地址)。其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间(Slot),其余的数据类型只占用1个。局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在帧中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常状况:如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常;如果虚拟机栈可以动态拓展(当前大部分的Java虚拟机都可动态拓展，只不过Java虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈),如果拓展时无法申请到足够的内存，就回跑出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈

本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，他们之间的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法(也就是字节码)服务,二本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务。在虚拟机规范中对本地方法栈中方法使用的语言，使用方式与数据结构并没有强制规定，因此具体的虚拟机可以自由实现它。甚至有的虚拟机(辟如Sun HotSpot虚拟机)直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。与虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会泡醋SatckOverflowError和OutOfMemoryError异常。

Java堆

对于大多数应用来说，Java堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有县城共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。次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。这一点在Java虚拟机规范中的描述是:所有的对象实例以及数组都要在堆上分配，但是随着JIT编译器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟，栈上分配，但是随着JIT编译器的发展与逃逸分析技术逐渐成熟，站上分配，表来能替换优化技术将会导致一些微妙的变化发生，所有的对象都分配在堆上也渐渐变得不是那么绝对了。Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称做"GC堆"。从内存回收的角度来看，由于现在的收集器基本都采用分代手机算法，所以Java堆中还可以细分为:新生代和老年代;再细致一点的有Eden空间，From Survivor空间，To Survivor空间等。从内存分配的角度来看，线程共享的Java堆中可能划分处多个线程私有的分配缓冲区。不过无论如何划分，都与存放内容无关，无论哪个区域，存储的都仍然是对象实例，进一步划分的目的是为了更好的回收内存，或者更快地分配内存。在本章中，我们仅仅针对内存区域的作用进行讨论，Java堆中的上述各个区域的分配回收等细节后面进行阐述。根据Java虚拟机规范的规定，Java堆可以出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。在实现时，既可以实现成固定大小的，也可以可拓展的，不过当前主流的虚拟机都是按照可拓展来实现的(通过-Xmx和-Xms控制)。如果在堆中me踹出内存完成实力分配，并且堆也无法在拓展时，僵尸跑出OutOfMemoryError异常。

方法区

方法区与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储一杯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。虽然Java虚拟机规范吧方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做Non-Heap，目的应该是与Java堆区分开来。对于习惯在HotSpot虚拟机上开发，不熟程序的开发者来说，很多人都更愿意把方法区成为"永久代"，本质上两者并不等价，仅仅是因为HotSpot虚拟机的设计团队选择把GC分带手机拓展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已，这样HotSpot的垃圾回收器可以像管理Java堆一样管理这部分内存，能够省去专门为方法区编写的概念的。原则上，如何实现方法区属于虚拟机实现细节，不受虚拟机规范约束，但使用永久带来实现方法区，现在看来不是个好主意，因为这样更容易遇到内存溢出问题，而且有极少数方法会因为这个原因导致不同虚拟机下有不同的表现。因此，对于HotSpot虚拟机，根据官方发布的路线图信息，现在也有放弃永久带并逐步改为采用Native Memory来实现方法区的规划了，在目前已经发布的JDK1.7的HotSpot中，已经把原本放在永久带的字符串常量池移出。Java虚拟机规范对方法区的限制非常宽松，除了和Java堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可拓展外，还可以选择不实现垃圾回收。相对而言，垃圾回收行为在这个区域是比较少出现的了，但并非数据进入了方法区就如永久代的名字一样"永久"存在了。这区域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，一般来说，这个区域的回收"成绩"比较难以令人满意，尤其是类型的卸载，条件相当苛刻，但是这部分区域的回收确实是必要的。在Sun公司的BUG列表中，曾出现过的若干个严重的BUG就是由于低版本的HotSpot虚拟机对此区域未完全回收而导致内存泄漏。根据Java虚拟机规范的规定，当方法区无法满足内存分配需求是，讲跑出OutOfMemoryError异常。

运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分。Class文件除了有类的版本，字段，方法，接口等描述信息外，还有一下昂信息是常量池，用于存放编译器生成的个种子卖奶爱能和符号引用，这部分内容将在类加载进入方法区的运行时常量池中存放。Java虚拟机堆Class文件每一部分的格式都有严格规定，诶一个字节用怪兽存储呢一中数据都必须符合规范上的要求才会被虚拟机认可，装在和执行，但对于运行时常量池，Java虚拟机规范诶呦最任何细节的要求，不同的疼爱能上实现的虚拟机可以按照自己的需求来实现这个内训区域。不过，一般来说，除了保存Class文件中描述的符号引用外，还会把翻译出来的直接饮用也存储在运行时常量池中。运行是常量池相对于Class文件常量池的另一个重要特征是具有动态性，java语言并不要求常量一定只有编译器才能产生，也就是并非预置入Class文件中常量池，运行期间也可能将新的常量仿如池中，这种特性被开发人员利用的比较多的便是String类的intern()方法. 既然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OutOfMemotyError异常。

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虚拟机规范中的内存区域。但是这部分内存也被频繁使用，而且也可能导致OutOfMemoryError异常出现，所以我们放到这里一起讲解。在JDK1.4中新加晒额NIO(New Input/Output)类，体暖晒额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。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆额Native堆中来会复制数据。显然，本机直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制，但是，既然是内存，肯定还是会受到本机总内存大小以及处理器殉职空间的限制。服务器管理员在配置虚拟机参数时，会根据实际内存设置-Xmx等参数信息，但经常忽略直接内存，是的各个内存区域综合大于区里内存限制，从而导致动态拓展时出现OutOfMemoryError异常。