Java內(nèi)存區(qū)域與內(nèi)存溢出異常

運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域

• 所有線程共享區(qū)域
  • 方法區(qū)
    • 常量池
  • 堆
• 線程隔離數(shù)據(jù)取
  • 虛擬機(jī)棧
  • 本地方法棧
  • 程序計(jì)數(shù)器

程序計(jì)數(shù)器

• 當(dāng)前線程所執(zhí)行字節(jié)碼行號(hào)指示器
• 每個(gè)線程有獨(dú)立的計(jì)數(shù)器
• 執(zhí)線程行JAVA方法計(jì)數(shù)器記錄字節(jié)碼指令地址；native方法計(jì)數(shù)器值為空

JAVA虛擬機(jī)棧

• 生命周期與虛擬機(jī)相同
• 是JAVA方法執(zhí)行的內(nèi)存模型
• 存儲(chǔ)了編譯器可知的基本類型和對(duì)象引用
• long屉栓、double會(huì)占用2個(gè)局部變量空間窗声，其余類型占一個(gè)
• 局部變量表所需空間在編譯器分配完成

虛擬機(jī)棧異常

• 線程請(qǐng)求棧深度>虛擬機(jī)允許深度 StackOverflowError
• 若虛擬機(jī)可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展评肆，但擴(kuò)展無法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存 OutOfMemoryError

本地方法棧

• 為虛擬機(jī)使用Native方法服務(wù)

JAVA堆

• 虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建
• 存放對(duì)象實(shí)例
• CG管理的主要區(qū)域
• 邏輯上連續(xù)
• 可擴(kuò)展（-Xmx 邻悬，-Xms）伟件，無法擴(kuò)展 OutOfMemoryError

方法區(qū)

• 存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息笛钝、常量袜刷、靜態(tài)變量聪富、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)

運(yùn)行時(shí)常量池

• 是方法區(qū)的一部分，用于類加載后存放編譯期生成的字面量和符號(hào)引用
• 編譯期和運(yùn)行時(shí)都可以產(chǎn)生

直接內(nèi)存

• Native函數(shù)直接分配的堆外內(nèi)存著蟹，不是運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)存墩蔓，也不是虛擬機(jī)規(guī)范定義的內(nèi)存

虛擬機(jī)對(duì)象

對(duì)象的創(chuàng)建

• new指令:檢查指令參數(shù)是否能在常量池中定位到一個(gè)符號(hào)的引用,檢查符號(hào)代表的類是否已經(jīng)加載梢莽、解析和初始化過如果沒有先執(zhí)行初始化
• 加載檢查后為新生對(duì)象分配內(nèi)存
  • 內(nèi)存規(guī)整：指針碰撞
  • 內(nèi)存不整：空閑列表
  • 堆是否規(guī)整由垃圾手機(jī)去是否帶壓縮整理功能決定
• 對(duì)象創(chuàng)建是否頻繁
  • 并發(fā)
    • 同步
    • 內(nèi)存分配按線程劃分在不同空間
      • 每個(gè)線程在堆中預(yù)分配一塊小內(nèi)存，稱為本地線程分配緩沖（Thread Local Allocation Buffer TLAB）钢拧。哪個(gè)線程需要分配內(nèi)存就在哪個(gè)線程的TLAB上分配，只有TLAB用完并分配新的TLAB時(shí)炕横，才同步鎖定源内。
• 將分配到的內(nèi)存空間都初始化為零值。保證不賦值直接使用
• 對(duì)象設(shè)置（對(duì)象是哪個(gè)類的實(shí)例份殿，如何找到類的元數(shù)據(jù)信息膜钓、哈希碼、GC分代年齡信息卿嘲，他們存儲(chǔ)在對(duì)象頭中）
• 執(zhí)行<init>方法

對(duì)象的內(nèi)存布局

• 對(duì)象頭
  • 存儲(chǔ)對(duì)象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)（哈希碼颂斜、GC分代年齡、鎖狀態(tài)標(biāo)志拾枣、線程持有的鎖沃疮、偏向線程ID、偏向時(shí)間戳等稱Mark Word梅肤、考慮虛擬機(jī)的空間效率司蔬，Mark Word設(shè)計(jì)成非固定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)對(duì)象復(fù)用自己的存儲(chǔ)空間）
  • 類型指針
  • 如果是數(shù)組還要存儲(chǔ)數(shù)組長(zhǎng)度
• 實(shí)例數(shù)據(jù)
  • 存儲(chǔ)對(duì)象信息姨蝴，
  • 相同寬度的字段被分配到一起俊啼，若滿足這個(gè)條件父類定義的變量會(huì)出現(xiàn)在子類之前
  • 如果CompactFields參數(shù)為true，子類中較窄的變量可能會(huì)插入到父類變量空隙中
• 對(duì)齊填充
  • 不是必然的左医，僅起占位符作用
  • 自動(dòng)內(nèi)存管理系統(tǒng)要求對(duì)象大小必須8字節(jié)的整數(shù)倍授帕，當(dāng)對(duì)象實(shí)例沒有對(duì)齊就需要對(duì)齊補(bǔ)全

對(duì)象的訪問

• 通過棧上的refrence數(shù)據(jù)來操作堆上的對(duì)象
• 兩種訪問方式
  • 通過句柄。
    • Java堆將會(huì)劃分出一塊內(nèi)存作為句柄池浮梢，refrence中存儲(chǔ)的就是對(duì)象的句柄地址
    • 句柄包含了對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)與類型數(shù)據(jù)各自的具體地址
  • 通過指針
    • Java堆對(duì)象的布局必須考慮如何放置訪問類型和數(shù)據(jù)的相關(guān)信息
    • refrence中存儲(chǔ)的是對(duì)象地址
• 區(qū)別
  • 句柄：refrence存儲(chǔ)的是穩(wěn)定句柄地址跛十，對(duì)象移動(dòng)只修改句柄實(shí)例數(shù)據(jù)指針，refrence不需修改
  • 指針：速度快秕硝，節(jié)省指針定位時(shí)間開銷

OutOfMemoryError異常

Java堆溢出

• Java堆用于存儲(chǔ)實(shí)例對(duì)象偶器，只要不斷創(chuàng)建對(duì)象，并且保證GC Roots到對(duì)象之間有可達(dá)路徑來避免垃圾回收機(jī)制清除這些對(duì)象缝裤，那么在對(duì)象數(shù)量達(dá)到最大堆的容量限制后就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存溢出異常
• 內(nèi)存泄露（對(duì)象已經(jīng)死亡）
• 內(nèi)存溢出（調(diào)大物理內(nèi)存）

虛擬機(jī)棧和本地方法棧溢出

• 線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的最大深度屏轰，StackOverflowError
• 虛擬機(jī)在快粘時(shí)無法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存，OutOfMemoryError
• 單線程憋飞，無論是棧幀太大還是巡講棧容量太小霎苗，內(nèi)存無法分配時(shí)，都是StackOverflowError
• 通過不斷創(chuàng)建線程可產(chǎn)生內(nèi)存溢出榛做，每個(gè)線程的棧分配的內(nèi)存越大唁盏，反而泳衣產(chǎn)生內(nèi)存溢出

方法區(qū)和運(yùn)行時(shí)常量池溢出

• 大量生成Class

本機(jī)內(nèi)存直接溢出

• NIO