《深入理解 java虚拟机》学习笔记

java内存区域详解

以下内容参考自《深入理解 java虚拟机 JVM高级特性与最佳实践》，其中图片大多取自网络与本书，以供学习和参考。

一、运行时数据区域

异常解释：StackOverflowError是指线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度时所抛出的异常；OutOfMemoryError是指扩展时无法申请到足够的内存时所抛出的异常。

线程安全：

1.程序计数器：当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解释器通过改变计数器值来读下一条需要执行的字节码指令，如果线程执行的是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；如果正在执行的是Native方法，这个计数器值则为空（Undefined），是唯一没有规定OutOfMemoryError的区域。

2.java虚拟机栈：每个方法被执行时会同时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，方法调用的过程就是栈帧从入栈到出栈的过程。大多程序员所关注的栈内存，就是指的虚拟机栈中的局部变量表部分，其内存放了编译期可知的基本数据类型、对象引用（reference类型）和returnAddress类型（返回值类型），会抛StackOverflowError和OutOfMemoryError。见下图：

详细介绍请参考此网页：http://blog.csdn.net/zq602316498/article/details/38926607

3.本地方法栈：与虚拟机栈功能类似，区别：虚拟机栈为虚拟机执行java方法服务，而本地方法栈为Native方法服务。同样抛StackOverflowEror和OutOfMemoryError。

4.直接内存：不是虚拟机运行时数据区的一部分，NIO类可以使用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。避免了在java堆和Native堆中来回复制数据。直接内存会受到本机总内存大小及处理器寻址空间的限制。因此也会有OutOfMemoryError异常。

线程共享：

5.java堆（GC 堆）：唯一目的是存放对象实例。是GC的主要区域，所以被称作“GC 堆”，堆可以被细分为：“新生代”和“老年代”会抛OutOfMemoryError。

6.方法区（非堆）：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。和堆一样内存可以不连续且大小可扩展或固定。这区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载，GC回收的条件苛刻，会抛OutOfMemoryError。

7.运行时常量池：运行时常量池是方法区的一部分，Class文件（字节码文件）中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，这部分内容在类加载后进入方法区的运行时常量池存放，翻译出来的直接引用也存储在其中，具备动态性，运行期间也可将常量放入池中，例如String类的intern()方法，会抛OutOfMemoryError异常。

★常量池：Class文件中存储的信息。 运行时常量池：运行时常量池是随java虚拟机启动而被创建的。

运行时常量池是把Class文件常量池加载进来，每个类有一个独立的。刚开始运行时常量池里的链接都是符号链接，跟在Class文件里一样；边运行边就会把用到的常量转换成直接链接，例如说要Class A调用Foo.bar()方法，A.class文件里就会有对该方法的Methodref常量，是个符号链接（只有名字没有实体），加载到运行时常量池也还是一样是符号链接，等真的要调用该方法的时候该常量就会被resolve为一个直接链接（直接指向要调用的方法的实体）。

二、HotSpot虚拟机对象探秘

1.查看java虚拟机

运行cmd 2.输入java -version命令，见下图，可知运行的是HotSpot VM，这是JDK自带的虚拟机。

2.对象的创建

（1）虚拟机在遇到一条new指令时，先检查指令能否在常量池中定位到类的符号引用，并检查该类是否被加载、解析和初始化过，如果没有则执行相应的类加载过程，加载-验证-准备-解析-初始化。（2）虚拟机为新生对象分配内存。对象的内存在类加载完成后即可完全确定。分配java堆内存的方式有“指针碰撞”（带Compact过程的收集器）和“空闲列表”（基于Mark-Sweep算法的收集器）两种，选择哪种方式由java堆是否规整而决定的。（3）创建对象时的分配内存存在线程安全问题，其解决办法有两种，一种是对分配内存空间的动作进行同步处理；另一种是每个线程在java堆中预先分配一小块内存，称为本地线程分配缓冲（TLAB）。

3.对象的内存布局

在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头、实例数据和对齐填充(HotSpot VM要求对象大小必须是8的整数倍，而对象头正好是8的倍数，因此当对象实例数据部分没有对齐时，需要通过对齐填充来补全)。

4.对象的访问定位

使用对象是通过栈上的reference数据来操作堆上的具体对象的，对象访问的方式取决于虚拟机实现而定。目前主流的访问方式有使用句柄和直接指针两种。

（1）通过句柄访问对象

（2）通过直接指针访问对象

三、异常实战

1.java堆溢出

2.虚拟机栈和本地方法栈溢出

3.方法区和运行时常量池溢出

4.本机直接内存溢出