《深入理解java虚拟机：jvm高级特性与最佳实践》笔记——java的内存管理机制之内存模型

本文以下三个方面介绍jvm内存模型：
1.内存区域
2.访问机制
3.常见内存导致问题

1.内存区域：虚拟机在运行时所划分的内存区域，各自有不同的用途，整体如下图：

黄色区域为线程共享的，而白色区域线程不共享。
1.1、程序计数器：每个线程独有的，存储的是当前线程执行的当前字节码行号。字节码解释器执行时，依赖的内存区域。但如果是Native方法（本地方法栈中的方法），则不进行存储,值为Undefined，该区域是唯一没有规定OutOfMemoryError错误的区域。
1.2、虚拟机栈：也就是我们平时所说的“栈”，这是java方法执行的区域，每个方法被执行时，会产生栈帧，记录（局部变量，操作栈，方法出口等）方法信息。方法执行的过程，也就是栈帧从入栈到出栈的过程。除了64位基础变量占用2个slot，其余的都为一个。
1.3、本地方法栈：是虚拟机与C语言对接的方法区域，由native关键字修饰，执行过程如虚拟机栈相同，故有些虚拟机也将此两个区域二合一。
1.4、堆：在虚拟机启动时创建，存放java对象，也是垃圾回收器的主要工作区，包括新生代，老年代和线程私有的分配缓冲区，本区域可以在物理上不连续，只要逻辑上连续即可。区域线程共享。
1.5、方法区：很多人习惯上称为永久代，存储了一杯加载的各种元信息数据，类的信息，常量，静态变量等。垃圾回收很少在这里工作，但是常量池回收及类的卸载均在此区域。运行时常量池存放编译器生成的各种字面变量和符号引用，在类加载后存入。
2.直接内存:堆外内存，是直接能使用的内存的一部分，受制于总内存大小和寻址空间限制。工作机制是有native方法直接分配，然后在java堆内以directByteBuffer对象存储器引用信息。
3.访问机制：
3.1、过程：当我们new一个对象时，句柄（如String s ）存储到java栈的本地变量表中，作为reference类型出现，而实例化（如new String（））则存储在java堆中，形成结构化内存。
3.2、访问方式：
3.2.1、句柄访问：在java堆中开辟一个区域（句柄池）来存储到对象实例的指针，java栈通过该指针信息访问对象。对象的指针和实例是分开存储的。

3.2.2、直接指针访问：对象和指针数据存储在同一区域，访问时，直接通过指针获取所在位置的实例。

3.2.3、对比：
3.2.3.1、句柄访问的好处在于reference中存储的是稳定的句柄指针地址，对象移动时，不需要修改。
3.2.3.2、直接指针访问的优势是速度快，节省一次定位时间开销。
4.常见内存问题：
4.1、堆内存溢出：java堆存储的对象达到最大限制后产生的内存溢出现象。OOM是典型的此类问题，可以通过分析堆存储快照，找出原因，调整代码或者参数。
4.2、虚拟机栈和本地方法栈溢出：在此类问题出现时，需要分析堆栈信息，查找具体原因。一般的解决方案为减加线程数和更换64位虚拟机解决，如果无法这样做，可以尝试减少最大堆和减少栈容量来换取线程数。
4.2.1、线程请求栈深度大于虚拟机允许的最大深度
4.2.2、虚拟机扩展栈时无法申请到足够的内存。
4.3、运行时常量池溢出：
4.4、方法区溢出：主要是大量生成动态类所造成的。需要特别注意垃圾回收情况。
4.5、本机直接内存溢出
另外，在java虚拟机中，堆外内存是很难被注意到的，因为java内存和堆外内存共享主内存，所以一味的增加java内存，会伤害堆外内存的存储功能，而因为堆外内存没办法在虚拟机内监控，因此使用时，要小心，以防堆外内存溢出，导致程序失败。