第二章 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)

程序计数器:当前线程所执行的字节码行号指示器.各条线程之间计数器互不影响,独立存储.也称之为"线程私有"的内存.

PS:当执行Native方法时,计数器值为空(Undefined).此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域.

Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)

​ 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。

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,它不等同于对象本身,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对象相关的位置)和returnAddress类型(指向了一条字节码指令的地址)

*Error异常

​ 线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度

OutOfMemoryError异常

​ 虚拟机栈可以动态扩展(当前大部分的Java虚拟机都可动态扩展,只不过Java虚拟机规范中也允许固定长度的虚拟机栈),如果扩展时无法申请到足够的内存.

本地方法栈(Native Method Stack)

​ 与虚拟机栈的区别在于,本地方法栈执行的是Native方法.

Java堆(Java Heap)

​ Java堆被所有线程共享,在虚拟机启动时创建.用于存放对象实例:所有的对象实例以及数组都要在堆上分配(并不绝对).

​ 划分: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.

方法区(Method Area)

​ 线程共享.

​ 用于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

运行时常量池(Runtime Constant Pool)

​ 方法区的一部分.

• 常量池（Constant Pool）：常量池数据编译期被确定，是Class文件中的一部分。存储了类、方法、接口等中的常量，当然也包括字符串常量。
• 字符串池/字符串常量池（String Pool/String Constant Pool）：是常量池中的一部分，存储编译期类中产生的字符串类型数据。
• 运行时常量池（Runtime Constant Pool）：方法区的一部分，所有线程共享。虚拟机加载Class后把常量池中的数据放入到运行时常量池。

对象的创建

new -> 检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用,并检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。若没有，则必须执行相应的类加载过程。-> 虚拟机为新生对象分配内存。

PS：从虚拟机的视角来看，一个新的对象已经产生了，但从Java程序的视角来看，对象创建才刚刚开始——＜init＞方法还没有执行，所有的字段都还为零。所以，一般来说（由字节码中是否跟随invokespecial指令所决定），执行new指令之后会接着执行＜init＞方法，把对象按照程序员的意愿进行初始化，这样一个真正可用的对象才算完全产生出来。

对象的内存布局

    HotSpot虚拟机中，布局可分为三块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。

对象头

• 存储对象自身的运行时数据如哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等
• 存储类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例（并不是所有的虚拟机实现都必须在对象数据上保留类型指针）。

实例数据

    对象真正存储的有效信息，即定义的各种类型的字段内容（包括继承而来的）。

对齐填充

   不必须存在。仅仅作为占位符。因为HotSpot虚拟机要求对象起始地址必须是8字节的整数倍。因此当实例数据部分没有对齐时，就需要对齐填充。

对象的访问定位

​ 通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象。主流访问方式也有如下两种：

• 句柄：

  优势在于reference中存储的是稳定的句柄地址。

  

• 直接指针（Hotspot采用）

  优势在于访问对象速度更快。