深入理解JVM-java内存区域与内存溢出异常

1.内存模型概述

2.运行时数据区

2.1.程序计数器

　　理解：

　　1.什么是程序计数器

　　2.线程私有还是共享

　　引入难点：

　　理解什么是 native方法

 简单地讲，一个Native Method就是一个java调用非java代码的接口。
一个Native Method是这样一个java的方法：该方法的实现由非java语言实现，比如C。
这个特征并非java所特有，很多其它的编程语言都有这一机制，比如在C＋＋中，你可以用extern "C"告知C＋＋编译器去调用一个C的函数。

   "A native method is a Java method whose implementation is provided by non-java code."

   在定义一个native method时，并不提供实现体（有些像定义一个java interface），因为其实现体是由非java语言在外面实现的。，下面给了一个示例：

    public class IHaveNatives

    {

      native public void Native1( int x ) ;

      native static public long Native2() ;

      native synchronized private float Native3( Object o ) ;

      native void Native4( int[] ary ) throws Exception ;

    }

2.2.java虚拟机栈

　　https://www.cnblogs.com/newAndHui/p/11168791.html

2.3.本地方法栈

　　本地方法栈(Native Method Stack) 与虚拟机栈所发挥的作用是相似的,

　　他们之间的区别是:

　　1.虚拟机栈为虚拟机执行java方法(也就是字节码)服务;

　　2.本地方法栈则为虚拟机使用的Native方法服务.

　　与虚拟机方法一样,本地方法栈区域也会就抛出StackOverflowError 和 OutOfMemoryErrory异常.

2.4.java堆

　　1. Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建，是虚拟机所管理的内存中最大的一块。

此内存区域的唯一目的就是【存放对象实例和数组】，几乎所有的对象实例和数组都在这里分配内存。

　　2. Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，也称为GC 垃圾堆。后面会专门讲解GC算法。

　　从内存回收的角度看，由于现在收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆可以细分为：新生代、老生代；

　　从内存分配的角度看，线程共享的Java堆可能划分出多个线程私有的分配缓冲区（TLAB）；

　　不论如何划分，都与存放的内容无关，无论哪个区域，存储的仍然是对象实例和数组。

　　3. 如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆上也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

　　4. 内存泄露和内存溢出

　　内存溢出 out of memory，是指程序在申请内存时，没有足够的内存空间供其使用，出现out of memory；

　　内存泄露 memory leak，是指程序在申请内存后，无法释放已申请的内存空间，一次内存泄露危害可以忽略，但内存泄露堆积后果很严重，无论多少内存,迟早会被占光。

　　内存泄漏的累积最终会导致内存溢出！

　　案例演示:

　　参看:https://www.cnblogs.com/newAndHui/p/11105956.html 的 2.4节内存快照分析

2.5.方法区

　　1. 和堆一样，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信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。

　　2. 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扩展之外，还可以选择不实现垃圾回收。

　　这区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和类型的卸载，

　　一般而言，这个区域的内存回收比较难以令人满意，尤其是类型的回收，条件相当苛刻，但是这部分区域的内存回收确实是必要的。

　　3. 很多开发者更愿意把方法区称为“永久代”(Perm Gen)(Permanent Generation)「总是存放不会轻易改变的内容」,

　　原因:HotSpot的方法区也是采用的GC分代垃圾收集,省去了专门为方法区编写内存管理的工作。

　　在目前已经发布的JDK 1.7 的HotSpot中，已经把原本放在永久代(方法区)的字符串常量池移至堆中。

　　4. 运行时常量池(Runtime Constant Pool)是方法区的一部分(已移走)。

　　5.JDK 1.8 中，已经没有方法区(永久代)，而是将方法区直接放在一个与堆不相连的本地内存区域(Native Memory)，这个区域被叫做元空间。

　　6.当无法满足内存分配需求时:将会抛出OutOfMemoryError异常

2.6运行时常量池

　　1. 运行时常量池是方法区的一个部分

　　2. 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(Constant Pool Table)，用于存放编译期生成的字面量和符号引用，

　　这部分内容（也可以称为 .Class文件中的静态常量池）将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放。

　　字面量 ： 比较接近Java语言层面的常量概念，如文本字符串、声明为final的常量值等。（final修饰的成员变量和类变量！「类变量即静态(成员)变量)」，也就是除final修饰的局部变量。

　　符号引用 ： 属于编译原理方面的概念，包括

　　　　1.类和接口的全限定名(即路径，包名+类名)。

　　　　2.字段的名称和描述符。

　　　　3.方法的名称和描述符。

　　当虚拟机运行时，需要从常量池获得对应的符号引号，再在类创建或运行时解析、翻译到具体的内存地址之中（直接引用）。

　　3. 除了保存Class文件中描述的符号引用外，还会把编译出来的直接引用也存储在运行时常量池中。

　　4. Java语言并不要求常量一定只有编译期才能生成，也就是并非置入Class文件中常量池的内容才能进入方法区运行时常量池，

　　运行期间也可能将新的常量放入池中，这种特性被开发人员利用得比较多的便是String 类的intern()方法。

　　5. 当常量池无法再申请到内存时也会抛出OutofMemoryError异常。

2.7直接内存

　　1.并不是虚拟机运行时数据区的第一部分
　　2.也不是java虚拟机规范中定义的内存区域
　　3.直接内存分配不会受到java堆大小的限制,但受到本机总内存限制
　　4.用处:直接使用Native函数分配该内存
　　5.抛出OutofMemoryError异常

2.8扩展

　　成员变量与局部变量

　　成员变量 : 方法外部，类内部定义的变量；

　　局部变量 : 方法或语句块内部定义的变量，必须初始化。

形参是局部变量，实参则可能是方法中的局部变量或全局变量。
栈内存中的局部变量随方法而生，随方法而灭。
成员变量存储在堆中的对象里，由垃圾收集器回收。

参考文献:

<<深入理解Java虚拟机：JVM高级特性与最佳实践>>