深入理解java虚拟机（一）java内存区域与内存溢出异常

写在前面：为了更加深入的了解java虚拟机，就看了一下《深入理解java虚拟机》这本书，一方面为了总结一下自己的认识，另一方面就是想与各位分享，如果有什么不对的地方，欢迎指正

在进行java开发的时候，开发人员一般都不需要关注内存的请求，释放等过程，那么jvm是怎样帮我们完成的呢
深入理解java虚拟机（二）垃圾收集器与内存分配策略

java内存区域与内存溢出异常

1、运行时数据区

• 程序计数器(Program Counter Register)
  用于保存程序的当前执行的指令地址，当cpu执行指令时候，会从程序计数器中获取当前指定指令所在位置的存单元的地址，然后根据地址获取到指令，执行，然后指向下一条，循环直至结束，jvm是通过多线程来完成指令的，为了线程切换后能够恢复之前的状态，所以每个线程都有私有的程序计数器，唯一一个不会发生OutOfMemoryError的地方
• Java栈(VM Stack)
  java栈中存储的是栈帧，每个栈帧对应一个被调用的方法，栈帧中包含局部变量表（七大数据类型，对象引用，），操作数栈，动态链接，方法出口等，，指向当前类所属的常量池的引用，和方法返回地址，当线程调用一个方法时，会创建对应的栈帧，然后进栈，执行完成之后，出栈，所以说运行的方法在栈顶，递归容易出现内存溢出的现象，栈不用程序员自己管理内存 （java有自己的垃圾回收机制），栈区是线程私有的，因为每个线程执行的方法不同，容易混，

栈中的异常
当线程请求栈深度大于虚拟机所允许的深度的时候，会抛出stackOverflowError异常，虚拟机栈可以动态扩展，如果在扩展的时候无法申请到足够的内存，就会抛出outofmemoryError异常

• 本地方法栈(Native Method Stack)
  可与java栈放在一起说，区别就是，本地运行的是nactive的方法,也会发生oom的异常
• 方法区(Method Area)
  所有线程共享，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。这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的对象的回收和对类型的卸载。 也会抛出oom的异常
• 堆(Heap)
  JAVA 堆，也称 GC 堆，所有线程共享，存放对象的实例和数组， JAVA 堆是垃圾收集器管理的主要区域。当申请内存不够的时候也会抛出oom异常
• 运行时常量池
  属于方法区，Class文件的信息，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，也会有oom异常
• 直接内存
  并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是java虚拟机规范中定义的内存区域，引入NIO之后，引入了一种基于通道（channel）与缓冲区（buffer）的IO方式，它可以使用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，这样能在一些场景中提高性能，因为避免了在java堆和native堆中来回复制数据。也有oom异常

2、hotspot虚拟机对象探秘

1、对象的创建

当在new一个对象的时候，首先会去常量池（存放类的信息，属于方法区）定位这个类的信息，查看是否有加载这个类，如果没有这个类，先执行类加载，类加载完成之后，给这个对象在堆中分配内存，对象的内存大小在类加载完成之后就会确定，假如这个堆中的内存是整齐的，占用的在一边，空闲的在一边，中间放着一个指针作为分界点的指示器，分配内存就是将指针向空闲区域移动对象内存大小，这种分配叫做指针碰撞，假如堆中的内存不是整齐的，那么虚拟机就会维护一个列表，用于记录内存的使用情况，在分配内存的时候，会在列表中寻找一个足够大的内存分配给这个对象，这种方式叫做空闲列表，使用哪种分配方式由java虚拟机堆是否规整决定，是否规整由采用的垃圾采集器决定，使用serial，parnew等带有compact过程的收集器时候，系统采用的分配算法是指针碰撞，使用cms这种基于mark-sweep算法的收集器的时候，采用空闲列表，

new对象是很频繁的事，在并发下不是安全的，再给a分配内存的时候，指针还未修改，对象b使用l这个指针分配内存，解决方案：一种是对分配内存空间的动作进行同步处理，虚拟机采用CAS配上失败重试的方式保证更新操作的原子性，另一种是把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行，

内存分配完成之后，虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为0，不包括对象头，虚拟机对对象进行必要的设置，例如这个对象是哪个类的实例，如何得到类的元数据信息，对象的哈希吗，对象的GC分代年龄信息等，这些信息放在对象的对象头中

2、对象的内存分配

对象在内存中存储，分为三个部分，对象头，实例数据，对齐方式

• 对象头
  对象头分为两个部分，一是存储对象的运行时数据，GC年龄，哈希码，锁状态标志，线程持有的锁，偏向线程ID，偏向时间戳等，另一部分是存放他的类元数据指针，虚拟机通过这个确定这个实例是哪个类的实例，也并不是所有的虚拟机实现都必须在对象数据上保留类型指针，如果对象是数组，对象头中还需要有一块记录数组长度的数据，因为虚拟机可以通过普通java对象的元数据确定java对象的大小，但是从数组的元数据中却无法确定数组的大小
• 实例数据
  用于存储对象真正的信息，定义的各种字段，相同宽度的字段会被分配到一起，所以子类和父类的字段有可能会在一起
• 对齐填充
  由于对象的大小必须是8的倍数，对象头正好是8的倍数，而实例数据并不一定，所以需要这个来站位，补充

3、对象的访问定位

如何访问到堆中的实例呢，在栈中存放着实例的引用reference，有两种方式，一种是句柄，一种是指针引用

• 句柄
  在堆中会分配一个句柄池，存放实例的地址，而reference中存放的就是对象的句柄地址，

  
  
  

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• 指针访问
  reference直接存储对象在堆中的地址
  句柄的好处，当实例需要被挪位置的时候，垃圾回收的时候会有，我们只需要改变句柄中的对象地址，不要改引用， 而使用指针访问，就需要改变reference，但是好处是少了一次指针寻找，速度快

  
  
  

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3、实战OutOfMemoryError

1、堆内存溢出

Heap

当我们指定了一定大小的堆内存，并一直new 对象，就会发生堆内存溢出的错误，因为对象不能被回收，内存不够

2、Stack Overflow

Stack Overflow

当我们不停的递归调用方法，造成栈的深度不够，即会发生此错误

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