Java内存区域与内存溢出异常

1、运行时数据区域

 

 

 

 

 

1.1、程序计数器

 

程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，他的做用可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。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；如果正在执行的是Native方法，这个计数器值则为空。

 

1.2、Java虚拟机栈

 

Java虚拟机栈也是线程私有的，他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：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧（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。每一个方法被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从入栈到出栈的过程。

 

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；

 

public static void main(String[] args) {
    testStackOverflowError(); 
 } 

 private static void testStackOverflowError() {
    testStackOverflowError();
 }

 

如果虚拟机栈可以动态扩展，当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出 OutOfMemoryError 异常。

 

public static void main(String[] args) {
    testOutOfMemoryError();
}

private static void testOutOfMemoryError() {
    List list=new ArrayList(); 

    for(;;){
        int[] tmp=new int[100000];
        list.add(tmp);
    }
 }

  

1.3、本地方法栈

 

本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其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，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。

 

本地方法栈区也会抛出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 异常。

 

1.4、Java堆

 

Java堆（Java Heap）是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此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。

 

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的逐渐成熟，栈上分配、标量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”。

 

Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。

 

如果堆中没有内存完成实力分配，别切堆也无法再扩展时，将会抛出 OutOfMemoryError 异常。

 

1.5、方法区

 

方法区（Method Area）与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已经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。别名Non-Heap（非堆）。

 

当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出 OutOfMemoryError 异常。

 

1.6、运行时常量池

 

运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。Class文件中除了有累的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池（Constant Pool Tabel），用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分内容将在类加载后存放到方法区的运行时常量池中。

 

当运行时常量池无法再申请到内存时会抛出 OutOfMemoryError 异常。

 

1.7、直接内存

 

直接内存（Direct Memory）不是Java虚拟机规范中定义的内存区域，但是也可能导致 OutOfMemoryError 异常出现。

 

2、对象访问

 

主流的对象访问方式有两种：使用句柄 和 直接指针。

 

使用句柄访问方式，Java堆中会划分出一块内存来作为句柄池，reference中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据和类型数据各自的具体地址信息。

 

 使用直接指针访问方式，Java堆对象的不居中就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，reference中直接存储的就是对象地址。 

 

 

 

 

使用句柄访问方式的最大好处就是reference中存储的是未定的句柄地址，在对象被移动时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身不需要被修改。 

 

使用直接指针访问方式的最大好处就是速度更快，它节省了一次指针定位的时间开销。