内存管理

对于C,C++程序员既拥有每一个对象的所有权，又担负着每一个对象声明从开始到终结的维护。

对于Java程序员在虚拟机自动内存管理的帮助下，不需要为每个new操作去写配对的delete/free代码，不容易出现内存泄漏和内存溢出问题，这样也带来了一个新的问题，一旦出现，不好排查。

运行时数据区域

根据Java虚拟机规范，Java虚拟机锁管理的内存将会包含如下几个运行时数据区

• 方法区
• 虚拟机栈
• 本地方法栈
• 堆
• 程序计数器

程序计数器

计算机组成原理中的PC

一块小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。

字节码解释器工作时就是通过改变这个

计数器值来选取下一条需要执行的字节码指令，它是程序控制流的指示器，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、分配处理器执行时间的方式来实现的，在任何一个时刻对于单核处理器来说是一个处理器，对于多核处理器来说是一个内核都只会有一条执行中的指令。所以，为了线程切换后恢复到正确的位置，每条线程都有自己独立的程序计数器，各个之间互不影响，独立存储，我们也把这类内存区域称为“线程私有”的内存。

如果执行的是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；如果是在执行本地方法，这个计数器则应为空（Undefined）.

异常情况

• 唯一一个在Java虚拟卡规范中没有任何规定OutOfMemoryError情况的区域。

Java虚拟机栈

和程序计数器一样，Java虚拟机栈也是线程私有的，生命周期与线程相同。

虚拟机栈描述的是Java方法执行的线程内存模型：每个方法执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

局部变量表存放了编译期可知的各种Java虚拟机基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用（reference类型，它并不等同于对象本身，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者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）。

这些数据类型在局部变量表中的存储空间以局部变量槽（Slot）来表示，其中64位长度的long和double类型的数据会占用两个变量槽，其余的数据类型只占用一个。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，这个方法需要在栈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。

异常情况

• 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出*Error异常
• 如果Java虚拟机栈容量可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出OutOfMemoryError异常

本地方法栈

与虚拟机栈发挥作用相似，只不过虚拟机栈为虚拟机执行Java方法(字节码)服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地（Native）方法服务。

异常情况

• 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出*Error异常
• 如果Java虚拟机栈容量可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出OutOfMemoryError异常

Java堆

虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动的时候创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，Java世界里“几乎”所有的对象实例都在这里分配内存。

Java堆是垃圾收集器管理的内存区域，因此一些资料中它也被称作“GC堆”。

从回收内存的角度看，由于现代垃圾收集器大部分都是基于分代收集理论设计的，所以Java堆中经常会出现“新生代”、“老年代”、“永久代”、“Eden空间”、“From Survivor空间”、“To Survivor空间”等名词。

如果从分配内存的角度看，所有线程共享的Java堆中可以划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread LocalAllocation Buffer，TLAB），以提升对象分配时的效率。

Java堆既可以被实现成固定大小的，也可以是可扩展的，不过当前主流的Java虚拟机都是按照可扩展来实现的（通过参数**-Xmx和-Xms**设定）。如果在Java堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，Java虚拟机将会抛出OutOfMemoryError异常。

异常情况

Java堆中没有内存完成实例分配，并且无法扩展时，Java虚拟机将会抛出OutOfMemoryError异常。

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，它用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。

异常情况

如果方法区无法满足新的内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。

运行时常量池

属于方法区的一部分。

Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池表（Constant Pool Table），用于存放编译期生成的各种字面量与符号引用，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。

String类的intern()方法：运行期间将新的常量放入常量池中。

异常情况

当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

直接内存

不属于虚拟机运行时数据区的一部分，也不是《Java虚拟机规范》中定义的内存区域。但是他经常频繁的使用，也可能导致OutOfMemoryError异常出现。

异常情况

一般服务器管理员配置虚拟机参数时，会根据实际内存去设置-Xmx等参数信息，但经常忽略掉直接内存，使得各个内存区域总和大于物理内存限制（包括物理的和操作系统级的限制），从而导致动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。