【JVM内存管理机制-章1】java内存区域和内存溢出异常

运行时数据区：

一、程序计数器

存储当前线程下一条待执行字节码指令的行号指示器

特点：

1. 占据内存小
2. 线程私有
3. 唯1 1个java虚拟机规范中没有规定任何OOM（OutOfMemoryError）的区域
4. 如果当前线程正在执行的是一个java方法，则计数器记录的是子字节码指令地址；如果正在执行的是native方法，则计数器值为空（Undefined）

思考1：为什么设计程序计数器？
Java程序的执行过程被设计成如下图。即java源代码经过编译，编译成二进制字节码，这些二进制字节码文件中一行行的JVM指令（比如getstatic）再经过解释器逐条的方式解释成机器可识别的01，最终才能被才交给CPU执行。在字节码经解释器解释执行过程中，需要程序计数器记录下一条待执行的指令是声明

思考2：为什么程序计数器被设计成线程私有？
由于java虚拟机的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行实践的方式实现的，在任何一个确定的时刻，一个处理器（一个核）只能执行一条线程中指令。因此为了保证线程切换后能恢复到正确的执行位置，每个线程都需要一个独立的程序计数器

二、java虚拟机栈

java虚拟机栈描述着java方法执行的内存模型：每个方法执行时都会创建一个栈帧（Stack Frame），是方法运行时的基本数据结构。栈帧中包括局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口。
java虚拟机栈存在两种异常状况：

1. 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常
2. 如果虚拟机栈设置为可动态扩展
   

三、本地方法栈

顾名思义，本地方法栈时为Native方法服务的栈结构，和虚拟机栈功能相似。

四、java堆

1. java虚拟所管理的内存中最大的一块
2. 所有线程共享
3. 在虚拟机启动时创建
4. 存储着所有的对象实例以及数组
5. 时GC的主要区域
6. 从GC角度出发可细分为：新生代和老年代。新生代有可细分为：伊甸区、逃生1区，逃生2区
7. 从内存分配角度，线程共享的java堆又可能会划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Loacl Allocation Buffer,TLAB）
8. java堆区可以处于物理上不连续的内存空间中，逻辑上保证连续性
9. 可设置固定大小，也可以设置为可扩展的
10. 如果堆中已经没有内存空间用于分配，且堆也不可以再扩展，将会抛出OOMError异常

五、方法区

方法区和java堆一样，是各个线程共享的区域。
用于存储着已被虚拟机加载的：

• 类信息
• 常量
• 静态变量
• 即时编译器编译后的代码

方法区也存在OOMError异常

六、运行时常量池

运行时常量池是方法区的一部分。

Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池，称为Class文件常量池。用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这部分信息再类被加载后进入方法区中的形成运行时常量池。

字面量相当于Java语言层面常量的概念，如文本字符串，声明为final的常量值等，符号引用则属于编译原理方面的概念，包括了如下三种类型的常量：

1. 类和接口的全限定名
2. 字段名称和描述符
3. 方法名称和描述符

PS D:\work\WorkSpasce\helloworld\target\classes\jvm\chapter1030> javap -v .\JavaRun.class
Classfile /D:/work/WorkSpasce/helloworld/target/classes/jvm/chapter1030/JavaRun.class
  Last modified 2022-11-30; size 723 bytes
  MD5 checksum 98ab025cdce5e3f729a05bc7dfcaf720
  Compiled from "JavaRun.java"
public class jvm.chapter1030.JavaRun
  minor version: 0
  major version: 52
  flags: ACC_PUBLIC, ACC_SUPER
Constant pool:
   #1 = Methodref          #8.#26         // java/lang/Object."":()V
   #2 = String             #27            // Windows 10
   #3 = Fieldref           #7.#28         // jvm/chapter1030/JavaRun.SYS_NAME:Ljava/lang/String;
   #4 = Fieldref           #29.#30        // java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
   #5 = String             #31            // hello world
   #6 = Methodref          #32.#33        // java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
   #7 = Class              #34            // jvm/chapter1030/JavaRun
   #8 = Class              #35            // java/lang/Object
   #9 = Utf8               SYS_NAME
  #10 = Utf8               Ljava/lang/String;
  #11 = Utf8               ConstantValue
  #12 = Utf8               
  #13 = Utf8               ()V
  #14 = Utf8               Code
  #15 = Utf8               LineNumberTable
  #16 = Utf8               LocalVariableTable
  #17 = Utf8               this
  #18 = Utf8               Ljvm/chapter1030/JavaRun;
  #19 = Utf8               main
  #20 = Utf8               ([Ljava/lang/String;)V
  #21 = Utf8               args
  #22 = Utf8               [Ljava/lang/String;
  #23 = Utf8               method1
  #24 = Utf8               SourceFile
  #25 = Utf8               JavaRun.java
  #26 = NameAndType        #12:#13        // "":()V
  #27 = Utf8               Windows 10
  #28 = NameAndType        #9:#10         // SYS_NAME:Ljava/lang/String;
  #29 = Class              #36            // java/lang/System
  #30 = NameAndType        #37:#38        // out:Ljava/io/PrintStream;
  #31 = Utf8               hello world
  #32 = Class              #39            // java/io/PrintStream
  #33 = NameAndType        #40:#41        // println:(Ljava/lang/String;)V
  #34 = Utf8               jvm/chapter1030/JavaRun
  #35 = Utf8               java/lang/Object
  #36 = Utf8               java/lang/System
  #37 = Utf8               out
  #38 = Utf8               Ljava/io/PrintStream;
  #39 = Utf8               java/io/PrintStream
  #40 = Utf8               println
  #41 = Utf8               (Ljava/lang/String;)V
{
  public jvm.chapter1030.JavaRun();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: aload_0
         1: invokespecial #1                  // Method java/lang/Object."":()V
         4: aload_0
         5: ldc           #2                  // String Windows 10
         7: putfield      #3                  // Field SYS_NAME:Ljava/lang/String;
        10: return
      LineNumberTable:
        line 3: 0
        line 5: 4
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0      11     0  this   Ljvm/chapter1030/JavaRun;

  public static void main(java.lang.String[]);
    descriptor: ([Ljava/lang/String;)V
    flags: ACC_PUBLIC, ACC_STATIC
    Code:
      stack=2, locals=1, args_size=1
         0: getstatic     #4                  // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
         3: ldc           #5                  // String hello world
         5: invokevirtual #6                  // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
         8: return
      LineNumberTable:
        line 8: 0
        line 9: 8
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       9     0  args   [Ljava/lang/String;

  public void method1();
    descriptor: ()V
    flags: ACC_PUBLIC
    Code:
      stack=0, locals=1, args_size=1
         0: return
      LineNumberTable:
        line 13: 0
      LocalVariableTable:
        Start  Length  Slot  Name   Signature
            0       1     0  this   Ljvm/chapter1030/JavaRun;
}
SourceFile: "JavaRun.java"