Java内存区域与内存溢出异常---运行时数据区域

运行时数据区域

Java虚拟机所管理的内存将会包括以下几个运行时数据区域

线程私有区域

1.程序计数器

程序计数器记录的是当前正在执行的虚拟机字节码指令所在的地址。在虚拟机的概念模型中，字节码解释器就是通过改变这个计数器来获取下一条需要执行的字节码指令。分支，循环，跳转，异常处理，线程回复都需要依赖该计数器完成。

每条线程都有一个独立的程序计数器，各程序计数器之间互不影响，独立存储，我们称这类内存区域为线程私有的内存。此内存区域是虚拟机中唯一没有规定任何OutOfMemoryError的区域。

2.Java虚拟机栈

Java虚拟机栈也是线程私有的。虚拟机栈描述的是Java方法的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧，用于存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。

每一个方法从运行到结束，就是对应着一个栈帧的出栈和入栈。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，double，）和对象引用。

在Java虚拟机规范中对这个区域规定了两种异常状况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，就会发生StackOverflowError异常，如果虚拟机栈在扩展的过程中无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

3.本地方法栈

本地方法栈和虚拟机栈的作用类似，只不过虚拟机栈为虚拟机执行java方法（也就是字节码服务），而本地方法栈为虚拟机执行本地方法。同样该区域也有StackOverflowError异常和OutOfMemoryError异常。

线程共享区域

1.Java堆

Java堆是java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程所共享的一块区域。此区域的唯一目的就是，存放对象实例。

Java堆是垃圾收集的主要区域，很多时候也被称为GC堆。由于现在的垃圾收集器都基本采用分代收集算法，所以Java堆还可以细分为新生代和老生代。

Java虚拟机规范规定，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。Java堆得大小可以是固定的也可以进行扩展（通过 -Xmx和-Xms控制）。在堆无法扩展时，会抛出OutOfMemoryError异常。

2.方法区

方法区与Java堆一样，是各个线程共享的存储区域，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。垃圾收集行为在这个区域很少出现。这区域的内存回收目标主要集中在对常量池的回收和对类型的卸载。

3.运行时常量池

运行时常量池存在于方法区，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。

运行时常量池时方法区的一部分，所以，当常量池无法申请到内存时就会抛出OutOfMemoryError异常。

直接内存

不属于虚拟机运行时数据区域的一部分。也不是虚拟机定义的内存区域。在 JDK 1.4 中新引入了 NIO 类，它可以使用 Native 函数库直接分配堆外内存，然后通过 Java 堆里的 DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在堆内存和堆外内存来回拷贝数据。同样存在OutOfMemoryError异常。