Java内存区域与内存溢出异常

运行时数据区域

• 所有线程共享区域
  • 方法区
    • 常量池
  • 堆
• 线程隔离数据取
  • 虚拟机栈
  • 本地方法栈
  • 程序计数器

程序计数器

• 当前线程所执行字节码行号指示器
• 每个线程有独立的计数器
• 执线程行JAVA方法计数器记录字节码指令地址；native方法计数器值为空

JAVA虚拟机栈

• 生命周期与虚拟机相同
• 是JAVA方法执行的内存模型
• 存储了编译器可知的基本类型和对象引用
• long、double会占用2个局部变量空间，其余类型占一个
• 局部变量表所需空间在编译器分配完成

虚拟机栈异常

• 线程请求栈深度>虚拟机允许深度 StackOverflowError
• 若虚拟机可以动态扩展，但扩展无法申请到足够的内存 OutOfMemoryError

本地方法栈

• 为虚拟机使用Native方法服务

JAVA堆

• 虚拟机启动时创建
• 存放对象实例
• CG管理的主要区域
• 逻辑上连续
• 可扩展（-Xmx ，-Xms），无法扩展 OutOfMemoryError

方法区

• 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

运行时常量池

• 是方法区的一部分，用于类加载后存放编译期生成的字面量和符号引用
• 编译期和运行时都可以产生

直接内存

• Native函数直接分配的堆外内存，不是运行时数据区内存，也不是虚拟机规范定义的内存

虚拟机对象

对象的创建

• new指令:检查指令参数是否能在常量池中定位到一个符号的引用,检查符号代表的类是否已经加载、解析和初始化过如果没有先执行初始化
• 加载检查后为新生对象分配内存
  • 内存规整：指针碰撞
  • 内存不整：空闲列表
  • 堆是否规整由垃圾手机去是否带压缩整理功能决定
• 对象创建是否频繁
  • 并发
    • 同步
    • 内存分配按线程划分在不同空间
      • 每个线程在堆中预分配一块小内存，称为本地线程分配缓冲（Thread Local Allocation Buffer TLAB）。哪个线程需要分配内存就在哪个线程的TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB时，才同步锁定。
• 将分配到的内存空间都初始化为零值。保证不赋值直接使用
• 对象设置（对象是哪个类的实例，如何找到类的元数据信息、哈希码、GC分代年龄信息，他们存储在对象头中）
• 执行<init>方法

对象的内存布局

• 对象头
  • 存储对象自身的运行时数据（哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、偏向时间戳等称Mark Word、考虑虚拟机的空间效率，Mark Word设计成非固定的数据结构，根据对象复用自己的存储空间）
  • 类型指针
  • 如果是数组还要存储数组长度
• 实例数据
  • 存储对象信息，
  • 相同宽度的字段被分配到一起，若满足这个条件父类定义的变量会出现在子类之前
  • 如果CompactFields参数为true，子类中较窄的变量可能会插入到父类变量空隙中
• 对齐填充
  • 不是必然的，仅起占位符作用
  • 自动内存管理系统要求对象大小必须8字节的整数倍，当对象实例没有对齐就需要对齐补全

对象的访问

• 通过栈上的refrence数据来操作堆上的对象
• 两种访问方式
  • 通过句柄。
    • Java堆将会划分出一块内存作为句柄池，refrence中存储的就是对象的句柄地址
    • 句柄包含了对象实例数据与类型数据各自的具体地址
  • 通过指针
    • Java堆对象的布局必须考虑如何放置访问类型和数据的相关信息
    • refrence中存储的是对象地址
• 区别
  • 句柄：refrence存储的是稳定句柄地址，对象移动只修改句柄实例数据指针，refrence不需修改
  • 指针：速度快，节省指针定位时间开销

OutOfMemoryError异常

Java堆溢出

• Java堆用于存储实例对象，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，那么在对象数量达到最大堆的容量限制后就会产生内存溢出异常
• 内存泄露（对象已经死亡）
• 内存溢出（调大物理内存）

虚拟机栈和本地方法栈溢出

• 线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，StackOverflowError
• 虚拟机在快粘时无法申请到足够的内存，OutOfMemoryError
• 单线程，无论是栈帧太大还是巡讲栈容量太小，内存无法分配时，都是StackOverflowError
• 通过不断创建线程可产生内存溢出，每个线程的栈分配的内存越大，反而泳衣产生内存溢出

方法区和运行时常量池溢出

• 大量生成Class

本机内存直接溢出

• NIO