java自动内存管理机制

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## java发展史 ##

java内存区域与内存溢出异常

## Java内存区域 ##
    java虚拟机栈
    java虚拟机堆
    java虚拟机程序计数器
    java虚拟机方法区
    java虚拟机本地方法栈
## 程序计数器 ##
    它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。
    每个线程都需要一个独立的程序计数器，各个线程之间的计数器互不影响，独立存储，线程私有。
    此内存区域是唯一一个没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。
## java虚拟机栈 ##
    线程私有，生命周期和线程相同。
    虚拟机栈描述的是java方法执行的内存模型。（每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧，用来存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息，每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。）
    在线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError。现在虚拟机基本都可以动态扩展，但是当扩展也不能达到所需要求的时候回抛出OutOfMemoryError异常。
## java本地方法栈 ##
    本地方法栈与栈发挥的作用类似，区别就是栈是为java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的native方法服务。
    会有两种异常：StackOverflowError和OutOfMemoryError。
## java虚拟机堆 ##
    唯一目的就是：存放对象实例（几乎所有的对象实例）。
    java堆使垃圾收集器的主要区域，一次很多时候也会被叫做为GC堆。
    现在收集器基本都采用分代收集算法，java堆可以分为新生代和老年代。
    堆中没有内存完成实例分配，并且无法拓展的时候，将会抛出OutOfMeMoryError。
## java虚拟机方法区 ##
    方法区和堆一样，使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。
    很多人也把方法区称之为永久代。但是两者并不等价，只是把GC分代收集的方法扩展用到了方法区而已，但是方法区垃圾回收很少。最多的就是常量池的回收和对类型的卸载。
    该方法区也存在OutOfMemoryError异常。
## 方法区之运行时常量池 ##
    运行时常量池使方法区的一部分，Class文件中除了有类的版本，字段接口等等，还有常量池。
    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中存放。
    内存不足会产生OutOfMemoryEroor。
## 直接内存 ##
    直接内存不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是虚拟机规范中定义的内存区域，但是也会触发OutOfMemoryError异常。
    在NIO类中，引入了一种基于通道和缓存区的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配内存，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。
    直接内存分配不受java堆的大小的限制。

HotSpot虚拟机对象的探秘

## 对象的创建 ##
    虚拟机遇到new指令，先检查指令参数是否在常量池，并检车这个类是否被加载，解析，初始化过，如果没有则先执行相应的类加载。
    类加载检查通过后，虚拟机为新生对象分配内存，首先划分内存空间，然后考虑对象创建在虚拟机中是否频繁操作，并发情况下容易产生线程安全问题，所以先进行同步处理。
    内存分配完之后，虚拟机将内存空间初始化为0（不包括对象头）。
    接下来虚拟机对对象进行必要的设置，比如这个对象是哪个类的实例，如何才能找到类的元数据信息，对象的哈希码，对象的gc分代年龄等。这些信息存放于对象头中。
    对象创建之后需要init方法来按照程序员所需进行初始化。
## 对象的内存布局 ##
    对象在内存布局中可以分为三个区域：对象头，实例数据，对齐填充。
    HotSpot虚拟机对象头包括两部分：存储对象自身的运行时数据（例如哈希码，GC分代年龄，锁状态标志，偏向线程ID等等），类型指针（就是对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例）。
    实例数据部分：对象真正存储的有效信息。
    对齐填充：并非必然存在，没有特别含义，仅仅起着占位符作用。
## 对象的访问定位 ##
![句柄访问方式](https://img-blog.csdn.net/20180905155659897?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNzg0MTA1/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70)
![指针访问方式](https://img-blog.csdn.net/20180905155804188?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNzg0MTA1/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70)
句柄的好处在于reference的存储的是稳定的句柄地址，在对象被移动（垃圾收集时移动对象是非常普遍的行为）时只会改变句柄中的实例数据指针，而reference本身并不需要修改。
指针访问方式最大的好处就是速度更快，节省了一次指针定位的时间开销。HotSpot就是用指针进行对象访问的，但是从整个软件开发来讲，各种语言和框架使用句柄来访问也十分常见。

OutOfMemoryError异常

在java虚拟机中除了程序计数器都有OOM异常（这个异常的简称）。
目的：以后出现内存溢出异常，我们可以快速知道什么代码导致，已经如何处理。
## java堆异常 ##
    java堆是用来存储对象实例的，只要不断创建对象，并且保证GC Roots到对象之间有可达路径来避免垃圾回收机制清除这些对象，那么在对象适量到达最大堆的容量限制之后就会产生OOM异常。
    解决方案：
        第一方案首先想到内存映像分析工具对Dump出来的堆转储快照进行分析，重点是分析内存中的对象是否必要的，另一个意思也就是引发此异常的到底是内存泄漏还是内存溢出。
        如果是内存泄漏，那么用工具查看泄漏对象到GC Roots的引用链，就可以找到泄露对象的什么路径与GC Roots相关联并导致垃圾收集器无法回收，就可以找出问题位置。
        如果是内存溢出，那就是还要让溢出部分存储，那么就要去检查虚拟机的堆参数，然后与机器物理内存对比看看能不能调大一点，或者从代码上看是不是有的对象生命周期过长，尝试减少程序运行期的内存消耗。
## java虚拟机栈和本地方法栈溢出 ##
    在HotSpot不区分虚拟机栈和本地方法栈，在这就一起讲了。
    有两种异常：OOM（虚拟机扩展的时候无法申请到足够的内存空间）和StackOverflowError（线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度）。
## 方法区和运行时常量池溢出 ##
    方法区溢出也是一种常见的内存溢出异常，一个类被垃圾收集器回收掉，判定条件是比较苛刻的，在经常产生大量Class的应用中，需要特别注意类的回收状况。
## 本机直接内存溢出 ##
    由DircetMemort导致的内存溢出，一个明显特征是在Heap Dump文件中不会看见明显的异常，如果读者看见OOM之后的Dump文件很小，而程序中有直接或间接使用了NIO，就可以考虑是不是这方面的原因。