[JVM] Java内存区域与内存溢出异常

Java内存区域与内存溢出异常

运行时数据区域

运行时数据区有:

• 方法区 Method Area
• 堆 Heap
• 虚拟机栈 VM Stack
• 本地方法栈 Native Method Stack
• 程序计数器 Program Counter Register

前两个区域是由所有线程共享的区域,后三个是线程隔离的数据区.

下面分别介绍这些区域.

程序计数器

定义:

程序计数器是一块较小的内存空间,它可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器.(简单地理解,就是解释器工作是通过行号指示器去找需要执行的指令.)

特点:

它是线程私有的.因为JVM的多线程是通过线程轮流切换分配处理器执行时间实现的.为了保证线程切换都能恢复到正确位置,所以每个线程都有自己的计数器.

如果线程执行的是Java方法,该计数器记录正在执行的虚拟机字节码指令地址.

如果执行的是Native方法,该计数器值则为空(Undefined)

异常:

此区域是唯一一个在JVM规范中没有规定OutOfMemoryError的区域

Java虚拟机栈

定义:

虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型:每个方法执行的同时会创建一个栈帧,用于存储局部变量表,操作数栈,动态链接,方法出口等信息.每个方法从调用到执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程.

特点:

它也是线程私有的,它的生命周期与线程相同.

广泛流传的(并不准确)堆内存,栈内存中栈内存就是虚拟机栈,或者说是虚拟机栈中局部变量表部分.

局部变量表所需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.

异常:

JVM规范中,对这个区域规定两种异常状况

• 如果线程请求的栈深度大于虚拟机允许的深度,抛出StackOverflowError
• 如果虚拟机栈可以动态扩展,如果扩展是无法申请到足够内存,抛出OutOfMemoryError

本地方法栈

定义:

类似于虚拟机栈,只是本地方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务.

特点:

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.

同虚拟机栈,是线程私有的.

异常:

• StackOverflowError
• OutOfMemoryError

Java堆

定义:

Java堆是JVM管理的内存最大的一块.唯一目的是存放对象实例.

JVM规范:所有的对象实例以及数组都要在堆上分配.但随着技术发展,要求也没有那么绝对了

特点:

Java堆是被所有线程共享的内存区域,虚拟机启动时创建.

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域,也称GC堆.

Java堆划分出很多缓冲区,后面单独讨论.

Java堆可处于物理上不连续的内存空间,只要保证逻辑连续.实现时,可固定,可拓展(-Xms/-Xmx)

异常:

• OutOfMemoryError

方法区

定义:

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.

JVM规范描述方法区为堆的一个逻辑部分,但却有一个Non-Heap的别名

特点:

是线程共享的内存区域

不需要连续的物理内存,可以选择固定大小或者可拓展.

可以选择不实现垃圾收集.

该区域的内存回收针对常量池的回收和对类型的卸载.

异常:

• OutOfMemoryError

运行时常量池

定义:

运行时常量池Runtime COnstant Pool是方法区的一部分.Class文件有一项信息是常量池,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进入方法区的运行时常量池中存放.

特点:

JVM对Class文件每一部分格式都有严格规定,但对运行时常量池没有细节要求.

具备动态性,运行期间也可以把新的常量放入池中.

异常:

• OutOfMemoryError

直接内存

定义:

Java NIO(New Input/Output)可以使用Native函数库直接分配堆外内存,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.

异常:

• OutOfMemoryError