内存分配与垃圾回收

参考

Java 内存区域和GC机制

内存区域划分

Java运行时内存划分

1. 程序计数器
   程序计数器是一个比较小的内存区域，用于指示当前线程所执行的字节码执行到了第几行，可以理解为是当前线程的行号指示器。字节码解释器在工作时，会通过改变这个计数器的值来取下一条语句指令。

   • 每个程序计数器只用来记录一个线程的行号，所以它是私有的。
   • 由于程序计数器只是记录当前指令地址，所以不存在内存溢出的情况。

2. 虚拟机栈（JVM Stack）
   一个线程的每个方法在执行的同时，都会创建一个栈帧（Stack Frame），栈帧中存储的有局部变量表、操作站、动态链接、方法出口等，当方法被调用是，栈帧在虚拟机栈中入栈，当方法执行完成时，栈帧出栈。

   局部变量表中存储着方法的相关局部变量，包括各种基本数据类型，对象的引用，返回地址等。在局部变量表中，只有long和double类型会占用2个局部变量空间（Slot，对于32位机器，一个Slot就是32个bit），其它都是1个Slot。需要注意的是，局部变量表是在编译时就已经确定好的，方法运行所需要分配的空间在栈帧中是完全确定的，在方法的生命周期内都不会改变。

   虚拟机栈中定义了两种异常，如果线程调用的栈深度大于虚拟机允许的最大深度，则抛出StackOverFlowError（栈溢出）；不过多数Java 虚拟机都允许动态扩展虚拟机栈的大小（有少部分是固定长度的），所以线程会一直申请栈内存，知道内存不足，此时会抛出OutOfMemoryError（内存溢出）

   每个线程对应着一个虚拟机栈，因此虚拟机栈也是线程私有的。

3. 本地方法栈
   本地方法栈在作用，运行机制，异常类型等方面都与虚拟机栈相同，唯一的区别是：虚拟机栈是执行Java方法的，而本地方法栈是用来执行native方法的，在很多虚拟机中（如Sun的JDK默认的HotSpot虚拟机），会将本地方法栈与虚拟机栈放在一起使用。

   本地方法栈也是线程私有的。

4. 堆区（Heap）
   堆区是理解Java GC机制最重要的区域，没有之一，在JVM所管理的内存中，堆区是最大的一块，堆区也是Java GC 机制所管理的主要内存区域，堆区由所有线程共享，在虚拟机启动时创建。堆区的存在是为了存储对象示例，原则上讲，所有的对象都在堆区上分配内存（不过现代技术里，也不是这么绝对的，也有栈上直接分配的）

   在JVM所管理的内存中，堆区是最大的一块，堆区也是Java GC机制所管理的主要内存区域，堆区由所有线程共享，在虚拟机启动时创建。堆区的存在是为了存储对象实例，原则上讲，所有的对象都在堆区上分配内存（不过现代技术里，也不是这么绝对的，也有栈上直接分配的）。

5. 方法区（Method Area）
   方法区是各个线程共享的区域，用于存储已经被虚拟机加载的类信息（即加载类时需要加载的信息，包括版本、field、方法、接口等信息）、final常量、静态变量、编译器即时编译的代码等。

   在方法区上定义了OutOfMemoryError:PermGen space异常，在内存不足时抛出。

   运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分，用于存储编译期就生成的字面常量、符号引用、翻译出来的直接引用（符号引用就是编码是用字符串表示某个变量、接口的位置，直接引用就是根据符号引用翻译出来的地址，将在类链接阶段完成翻译）；运行时常量池除了存储编译期常量外，也可以存储在运行时间产生的常量（比如String类的intern()方法，作用是String维护了一个常量池，如果调用的字符“abc”已经在常量池中，则返回池中的字符串地址，否则，新建一个常量加入池中，并返回地址）。