Java程序是交由JVM執(zhí)行的汰蜘，所以我們在談Java內(nèi)存區(qū)域劃分的時候事實上是指JVM內(nèi)存區(qū)域劃分雀扶。在討論JVM內(nèi)存區(qū)域劃分之前残揉，先來看一下Java程序具體執(zhí)行的過程：
首先Java源代碼文件(.java后綴)會被Java編譯器編譯為字節(jié)碼文件(.class后綴)逸月，然后由JVM中的類加載器加載各個類的字節(jié)碼文件矩屁，加載完畢之后，交由JVM執(zhí)行引擎執(zhí)行舔琅。在整個程序執(zhí)行過程中等恐，JVM會用一段空間來存儲程序執(zhí)行期間需要用到的數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，這段空間一般被稱作為Runtime Data Area（運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)）备蚓，也就是我們常說的JVM內(nèi)存课蔬。因此，在Java中我們常常說到的內(nèi)存管理就是針對這段空間進(jìn)行管理（如何分配和回收內(nèi)存空間）
運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)包括:
我們常說的Java內(nèi)存管理就是指這塊區(qū)域的內(nèi)存分配和回收郊尝，那么二跋，這塊兒區(qū)域具體是怎么劃分的呢？
根據(jù)《Java虛擬機(jī)規(guī)范》的規(guī)定流昏，運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)通常包括這幾個部分：
程序計數(shù)器(ProgramCounter Register)
Java棧(VM Stack)
本地方法棧(Native MethodStack)
方法區(qū)(Method Area)
堆(Heap)
根據(jù)《Java虛擬機(jī)規(guī)范》的規(guī)定扎即，運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)通常包括這幾個部分：程序計數(shù)器(Program Counter Register)、Java棧(VM Stack)况凉、本地方法棧(Native Method Stack)谚鄙、方法區(qū)(Method Area)、堆(Heap)刁绒。
1.程序計數(shù)器
程序計數(shù)器（Program Counter Register）闷营，也有稱作為PC寄存器。想必學(xué)過匯編語言的朋友對程序計數(shù)器這個概念并不陌生，在匯編語言中傻盟，程序計數(shù)器是指CPU中的寄存器速蕊，它保存的是程序當(dāng)前執(zhí)行的指令的地址（也可以說保存下一條指令的所在存儲單元的地址，一塊較小的內(nèi)存空間）娘赴，當(dāng)CPU需要執(zhí)行指令時规哲，需要從程序計數(shù)器中得到當(dāng)前需要執(zhí)行的指令所在存儲單元的地址，然后根據(jù)得到的地址獲取到指令诽表，在得到指令之后媳叨，程序計數(shù)器便自動加1或者根據(jù)轉(zhuǎn)移指針得到下一條指令的地址，如此循環(huán)关顷，直至執(zhí)行完所有的指令。
雖然JVM中的程序計數(shù)器并不像匯編語言中的程序計數(shù)器一樣是物理概念上的CPU寄存器武福，但是JVM中的程序計數(shù)器的功能跟匯編語言中的程序計數(shù)器的功能在邏輯上是等同的议双，也就是說是用來指示 執(zhí)行哪條指令的。
由于在JVM中捉片，多線程是通過線程輪流切換來獲得CPU執(zhí)行時間的平痰，因此，在任一具體時刻伍纫，一個CPU的內(nèi)核只會執(zhí)行一條線程中的指令宗雇，因此，為了能夠使得每個線程都在線程切換后能夠恢復(fù)在切換之前的程序執(zhí)行位置莹规，每個線程都需要有自己獨(dú)立的程序計數(shù)器赔蒲，并且不能互相被干擾，否則就會影響到程序的正常執(zhí)行次序良漱。因此舞虱，可以這么說，程序計數(shù)器是每個線程所私有的母市。
在JVM規(guī)范中規(guī)定矾兜，如果線程執(zhí)行的是非native方法，則程序計數(shù)器中保存的是當(dāng)前需要執(zhí)行的指令的地址患久；如果線程執(zhí)行的是native方法椅寺，則程序計數(shù)器中的值是undefined。
由于程序計數(shù)器中存儲的數(shù)據(jù)所占空間的大小不會隨程序的執(zhí)行而發(fā)生改變蒋失，因此返帕，對于程序計數(shù)器是不會發(fā)生內(nèi)存溢出現(xiàn)象(OutOfMemory)的。
2.Java棧
Java棧也稱作虛擬機(jī)棧（Java Vitual Machine Stack）高镐，該區(qū)域也是線程私有的溉旋，它的生命周期也與線程相同。也就是我們常常所說的棧嫉髓，跟C語言的數(shù)據(jù)段中的棧類似观腊。事實上邑闲，Java棧是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型。為什么這么說呢梧油？下面就來解釋一下其中的原因苫耸。
Java棧中存放的是一個個的棧幀，每個棧幀對應(yīng)一個被調(diào)用的方法儡陨，在棧幀中包括局部變量表(Local Variables)褪子、操作數(shù)棧(Operand Stack)、指向當(dāng)前方法所屬的類的運(yùn)行時常量池（運(yùn)行時常量池的概念在方法區(qū)部分會談到）的引用(Reference to runtime constant pool)骗村、方法返回地址(Return Address)和一些額外的附加信息嫌褪。當(dāng)線程執(zhí)行一個方法時，就會隨之創(chuàng)建一個對應(yīng)的棧幀胚股，并將建立的棧幀壓棧笼痛。當(dāng)方法執(zhí)行完畢之后，便會將棧幀出棧琅拌。因此可知缨伊，線程當(dāng)前執(zhí)行的方法所對應(yīng)的棧幀必定位于Java棧的頂部。講到這里进宝，大家就應(yīng)該會明白為什么 在 使用 遞歸方法的時候容易導(dǎo)致棧內(nèi)存溢出的現(xiàn)象了以及為什么棧區(qū)的空間不用程序員去管理了（當(dāng)然在Java中刻坊，程序員基本不用關(guān)心內(nèi)存分配和釋放的事情，因為Java有自己的垃圾回收機(jī)制）党晋，這部分空間的分配和釋放都是由系統(tǒng)自動實施的谭胚。對于所有的程序設(shè)計語言來說，棧這部分空間對程序員來說是不透明的未玻。
下圖表示了一個Java棧的模型：
在 Java 虛擬機(jī)規(guī)范中漏益，對這個區(qū)域規(guī)定了兩種異常情況：
- 如果線程請求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常深胳。
- 如果虛擬機(jī)在動態(tài)擴(kuò)展棧時無法申請到足夠的內(nèi)存空間绰疤，則拋出OutOfMemoryError異常。
這兩種情況存在著一些互相重疊的地方：當(dāng)椢柚眨空間無法繼續(xù)分配時轻庆，到底是內(nèi)存太小，還是已使用的椓踩埃空間太大余爆，其本質(zhì)上只是對同一件事情的兩種描述而已。在單線程的操作中夸盟，無論是由于棧幀太大蛾方，還是虛擬機(jī)棧空間太小，當(dāng)椬椋空間無法分配時拓春，虛擬機(jī)拋出的都是 StackOverflowError 異常，而不會得到 OutOfMemoryError 異常亚隅。而在多線程環(huán)境下硼莽，則會拋出 OutOfMemoryError 異常。
下面詳細(xì)說明棧幀中所存放的各部分信息的作用和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)煮纵。
局部變量表是一組變量值存儲空間懂鸵，用于存放方法參數(shù)和方法內(nèi)部定義的局部變量，其中存放的數(shù)據(jù)的類型是編譯期可知的各種基本數(shù)據(jù)類型行疏、對象引用（reference）和returnAddress類型（它指向了一條字節(jié)碼指令的地址）匆光。局部變量表所需的內(nèi)存空間在編譯期間完成分配，即在Java程序被編譯成Class文件時酿联，就確定了所需分配的最大局部變量表的容量殴穴。當(dāng)進(jìn)入一個方法時，這個方法需要在棧中分配多大的局部變量空間是完全確定的货葬，在方法運(yùn)行期間不會改變局部變量表的大小。
局部變量表的容量以變量槽（Slot）為最小單位劲够。在虛擬機(jī)規(guī)范中并沒有明確指明一個Slot應(yīng)占用的內(nèi)存空間大姓鹜啊（允許其隨著處理器、操作系統(tǒng)或虛擬機(jī)的不同而發(fā)生變化）征绎，一個Slot可以存放一個32位以內(nèi)的數(shù)據(jù)類型：boolean蹲姐、byte、char人柿、short柴墩、int、float凫岖、reference和returnAddresss江咳。reference是對象的引用類型，returnAddress是為字節(jié)指令服務(wù)的哥放，它執(zhí)行了一條字節(jié)碼指令的地址歼指。對于64位的數(shù)據(jù)類型（long和double），虛擬機(jī)會以高位在前的方式為其分配兩個連續(xù)的Slot空間甥雕。
虛擬機(jī)通過索引定位的方式使用局部變量表踩身，索引值的范圍是從0開始到局部變量表最大的Slot數(shù)量，對于32位數(shù)據(jù)類型的變量社露，索引n代表第n個Slot挟阻，對于64位的，索引n代表第n和第n+1兩個Slot。
在方法執(zhí)行時附鸽，虛擬機(jī)是使用局部變量表來完成參數(shù)值到參數(shù)變量列表的傳遞過程的脱拼，如果是實例方法（非static），則局部變量表中的第0位索引的Slot默認(rèn)是用于傳遞方法所屬對象實例的引用拒炎，在方法中可以通過關(guān)鍵字“this”來訪問這個隱含的參數(shù)挪拟。其余參數(shù)則按照參數(shù)表的順序來排列，占用從1開始的局部變量Slot击你，參數(shù)表分配完畢后玉组，再根據(jù)方法體內(nèi)部定義的變量順序和作用域分配其余的Slot。
局部變量表中的Slot是可重用的丁侄，方法體中定義的變量惯雳，作用域并不一定會覆蓋整個方法體，如果當(dāng)前字節(jié)碼PC計數(shù)器的值已經(jīng)超過了某個變量的作用域鸿摇，那么這個變量對應(yīng)的Slot就可以交給其他變量使用石景。這樣的設(shè)計不僅僅是為了節(jié)省空間，在某些情況下Slot的復(fù)用會直接影響到系統(tǒng)的而垃圾收集行為拙吉。操作數(shù)棧潮孽，棧最典型的一個應(yīng)用就是用來對表達(dá)式求值。想想一個線程執(zhí)行方法的過程中筷黔，實際上就是不斷執(zhí)行語句的過程往史，而歸根到底就是進(jìn)行計算的過程。因此可以這么說佛舱，程序中的所有計算過程都是在借助于操作數(shù)棧來完成的椎例。 操作數(shù)棧又常被稱為操作棧，操作數(shù)棧的最大深度也是在編譯的時候就確定了请祖。32位數(shù)據(jù)類型所占的棧容量為1,64為數(shù)據(jù)類型所占的棧容量為2订歪。當(dāng)一個方法開始執(zhí)行時，它的操作棧是空的肆捕，在方法的執(zhí)行過程中刷晋，會有各種字節(jié)碼指令（比如：加操作、賦值元算等）向操作棧中寫入和提取內(nèi)容慎陵，也就是入棧和出棧操作掏秩。
Java 虛擬機(jī)的解釋執(zhí)行引擎稱為“基于棧的執(zhí)行引擎”，其中所指的“椌Ｄ罚”就是操作數(shù)棧蒙幻。因此我們也稱 Java 虛擬機(jī)是基于棧的，這點(diǎn)不同于 Android 虛擬機(jī)胆筒，Android 虛擬機(jī)是基于寄存器的邮破。
基于棧的指令集最主要的優(yōu)點(diǎn)是可移植性強(qiáng)诈豌，主要的缺點(diǎn)是執(zhí)行速度相對會慢些；而由于寄存器由硬件直接提供抒和，所以基于寄存器指令集最主要的優(yōu)點(diǎn)是執(zhí)行速度快矫渔，主要的缺點(diǎn)是可移植性差。指向運(yùn)行時常量池的引用(動態(tài)連接)摧莽，因為在方法執(zhí)行的過程中有可能需要用到類中的常量庙洼，所以必須要有一個引用指向運(yùn)行時常量。每個棧幀都包含一個指向運(yùn)行時常量池（在方法區(qū)中镊辕，后面介紹）中該棧幀所屬方法的引用油够，持有這個引用是為了支持方法調(diào)用過程中的動態(tài)連接。Class文件的常量池中存在有大量的符號引用征懈，字節(jié)碼中的方法調(diào)用指令就以常量池中指向方法的符號引用為參數(shù)石咬。這些符號引用，一部分會在類加載階段或第一次使用的時候轉(zhuǎn)化為直接引用（如final卖哎、static域等）鬼悠，稱為靜態(tài)解析，另一部分將在每一次的運(yùn)行期間轉(zhuǎn)化為直接引用亏娜，這部分稱為動態(tài)連接焕窝。
方法返回地址，當(dāng)一個方法被執(zhí)行后维贺，有兩種方式退出該方法：執(zhí)行引擎遇到了任意一個方法返回的字節(jié)碼指令或遇到了異常它掂，并且該異常沒有在方法體內(nèi)得到處理。無論采用何種退出方式幸缕，在方法退出之后，都需要返回到方法被調(diào)用的位置晰韵，程序才能繼續(xù)執(zhí)行发乔。方法返回時可能需要在棧幀中保存一些信息，用來幫助恢復(fù)它的上層方法的執(zhí)行狀態(tài)雪猪。一般來說栏尚，方法正常退出時，調(diào)用者的 PC 計數(shù)器的值就可以作為返回地址只恨，棧幀中很可能保存了這個計數(shù)器值译仗，而方法異常退出時，返回地址是要通過異常處理器來確定的官觅，棧幀中一般不會保存這部分信息纵菌。
方法退出的過程實際上等同于把當(dāng)前棧幀出站，因此退出時可能執(zhí)行的操作有：恢復(fù)上層方法的局部變量表和操作數(shù)棧休涤，如果有返回值咱圆，則把它壓入調(diào)用者棧幀的操作數(shù)棧中笛辟，調(diào)整 PC 計數(shù)器的值以指向方法調(diào)用指令后面的一條指令。
3.本地方法棧
本地方法棧與Java棧的作用和原理非常相似序苏。區(qū)別只不過是Java棧是為執(zhí)行Java方法服務(wù)的手幢，而本地方法棧則是為執(zhí)行本地方法（Native Method）服務(wù)的。在JVM規(guī)范中忱详，并沒有對本地方發(fā)展的具體實現(xiàn)方法以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作強(qiáng)制規(guī)定围来，虛擬機(jī)可以自由實現(xiàn)它。在HotSopt虛擬機(jī)中直接就把本地方法棧和Java棧合二為一匈睁。
4.堆
在C語言中监透，堆這部分空間是唯一一個程序員可以管理的內(nèi)存區(qū)域。程序員可以通過malloc函數(shù)和free函數(shù)在堆上申請和釋放空間软舌。那么在Java中是怎么樣的呢才漆？
Java中的堆是 Java 虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊，用來存儲對象本身以及數(shù)組（當(dāng)然佛点，數(shù)組引用是存放在Java棧中的）醇滥。只不過和C語言中的不同，在Java中超营，程序員基本不用去關(guān)心空間釋放的問題鸳玩，Java的垃圾回收機(jī)制會自動進(jìn)行處理。因此這部分空間也是Java垃圾收集器管理的主要區(qū)域演闭，也被稱為“GC堆”不跟。另外，堆是被所有線程共享的米碰，在JVM中只有一個堆窝革。
根據(jù) Java 虛擬機(jī)規(guī)范的規(guī)定，Java 堆可以處在物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間中吕座，只要邏輯上是連續(xù)的即可虐译。如果在堆中沒有內(nèi)存可分配時，并且堆也無法擴(kuò)展時吴趴，將會拋出 OutOfMemoryError 異常漆诽。
Java 堆從 GC 的角度還可以細(xì)分為: 新生代(Eden 區(qū)、From Survivor 區(qū)和 To Survivor 區(qū))和老年
代锣枝。
4.1. 新生代
是用來存放新生的對象厢拭。一般占據(jù)堆的 1/3 空間。由于頻繁創(chuàng)建對象撇叁，所以新生代會頻繁觸發(fā)
MinorGC 進(jìn)行垃圾回收供鸠。新生代又分為 Eden 區(qū)、ServivorFrom陨闹、ServivorTo 三個區(qū)回季。
4.1.1. Eden 區(qū)
Java 新對象的出生地（如果新創(chuàng)建的對象占用內(nèi)存很大家制，則直接分配到老
年代）。當(dāng) Eden 區(qū)內(nèi)存不夠的時候就會觸發(fā) MinorGC泡一，對新生代區(qū)進(jìn)行
一次垃圾回收颤殴。
4.1.2. ServivorFrom
上一次 GC 的幸存者，作為這一次 GC 的被掃描者鼻忠。
4.1.3. ServivorTo
保留了一次 MinorGC 過程中的幸存者涵但。
4.1.4. MinorGC 的過程（復(fù)制->清空->互換）
MinorGC 采用復(fù)制算法。
1：eden帖蔓、servicorFrom 復(fù)制到 ServicorTo矮瘟，年齡+1
首先，把 Eden 和 ServivorFrom 區(qū)域中存活的對象復(fù)制到 ServicorTo 區(qū)域（如果有對象的年
齡以及達(dá)到了老年的標(biāo)準(zhǔn)塑娇，則賦值到老年代區(qū)）澈侠，同時把這些對象的年齡+1（如果 ServicorTo 不
夠位置了就放到老年區(qū)）；
2：清空 eden埋酬、servicorFrom
然后哨啃，清空 Eden 和 ServicorFrom 中的對象；
3：ServicorTo 和 ServicorFrom 互換
最后写妥，ServicorTo 和 ServicorFrom 互換拳球，原 ServicorTo 成為下一次 GC 時的 ServicorFrom
區(qū)。
4.2. 老年代
主要存放應(yīng)用程序中生命周期長的內(nèi)存對象珍特。
老年代的對象比較穩(wěn)定祝峻，所以 MajorGC 不會頻繁執(zhí)行。在進(jìn)行 MajorGC 前一般都先進(jìn)行
了一次 MinorGC扎筒，使得有新生代的對象晉身入老年代莱找，導(dǎo)致空間不夠用時才觸發(fā)。當(dāng)無法找到足
夠大的連續(xù)空間分配給新創(chuàng)建的較大對象時也會提前觸發(fā)一次 MajorGC 進(jìn)行垃圾回收騰出空間嗜桌。
MajorGC 采用標(biāo)記清除算法：首先掃描一次所有老年代奥溺，標(biāo)記出存活的對象衰腌，然后回收沒
有標(biāo)記的對象莉掂。MajorGC 的耗時比較長，因為要掃描再回收。MajorGC 會產(chǎn)生內(nèi)存碎片诱篷，為了減
少內(nèi)存損耗，我們一般需要進(jìn)行合并或者標(biāo)記出來方便下次直接分配雳灵。當(dāng)老年代也滿了裝不下的
時候棕所，就會拋出 OOM（Out of Memory）異常。
4.3. 永久代
指內(nèi)存的永久保存區(qū)域悯辙，主要存放 Class 和 Meta（元數(shù)據(jù)）的信息,Class 在被加載的時候被
放入永久區(qū)域琳省，它和和存放實例的區(qū)域不同,GC 不會在主程序運(yùn)行期對永久區(qū)域進(jìn)行清理迎吵。所以這
也導(dǎo)致了永久代的區(qū)域會隨著加載的 Class 的增多而脹滿，最終拋出 OOM 異常针贬。
JAVA8 與元數(shù)據(jù)
在 Java8 中击费，永久代已經(jīng)被移除，被一個稱為“元數(shù)據(jù)區(qū)”（元空間）的區(qū)域所取代桦他。元空間
的本質(zhì)和永久代類似蔫巩，元空間與永久代之間最大的區(qū)別在于：元空間并不在虛擬機(jī)中，而是使用
本地內(nèi)存快压。因此圆仔，默認(rèn)情況下，元空間的大小僅受本地內(nèi)存限制蔫劣。類的元數(shù)據(jù)放入 native
memory, 字符串池和類的靜態(tài)變量放入 java 堆中坪郭，這樣可以加載多少類的元數(shù)據(jù)就不再由
MaxPermSize 控制, 而由系統(tǒng)的實際可用空間來控制。
5.方法區(qū)
方法區(qū)在JVM中也是一個非常重要的區(qū)域脉幢，它與堆一樣歪沃，是被線程共享的區(qū)域。在方法區(qū)中鸵隧，存儲了每個類的信息（包括類的名稱绸罗、方法信息、字段信息）豆瘫、靜態(tài)變量珊蟀、常量以及編譯器編譯后的代碼等。
在Class文件中除了類的字段外驱、方法育灸、接口等描述信息外，還有一項信息是常量池昵宇，用來存儲編譯期間生成的字面量和符號引用磅崭。
在方法區(qū)中有一個非常重要的部分就是運(yùn)行時常量池，它是每一個類或接口的常量池的運(yùn)行時表示形式瓦哎，在類和接口被加載到JVM后砸喻，對應(yīng)的運(yùn)行時常量池就被創(chuàng)建出來。當(dāng)然并非Class文件常量池中的內(nèi)容才能進(jìn)入運(yùn)行時常量池蒋譬，在運(yùn)行期間也可將新的常量放入運(yùn)行時常量池中割岛，比如String的intern方法。
(intern()方法介紹:https://blog.csdn.net/q5706503/article/details/84586219)
【運(yùn)行時常量池】關(guān)于這個東西要明白三個概念：
常量池（Constant Pool）：常量池數(shù)據(jù)編譯期被確定犯助，是Class文件中的一部分癣漆。存儲了類、方法剂买、接口等中的常量惠爽，當(dāng)然也包括字符串常量癌蓖。
字符串池/字符串常量池（String Pool/String Constant Pool）：是常量池中的一部分，存儲編譯期類中產(chǎn)生的字符串類型數(shù)據(jù)婚肆。
運(yùn)行時常量池（Runtime Constant Pool）：方法區(qū)的一部分租副，所有線程共享。虛擬機(jī)加載Class后把常量池中的數(shù)據(jù)放入到運(yùn)行時常量池较性。
在JVM規(guī)范中附井，沒有強(qiáng)制要求方法區(qū)必須實現(xiàn)垃圾回收。很多人習(xí)慣將方法區(qū)稱為“永久代”两残，是因為HotSpot虛擬機(jī)以永久代來實現(xiàn)方法區(qū)永毅，從而JVM的垃圾收集器可以像管理堆區(qū)一樣管理這部分區(qū)域，從而不需要專門為這部分設(shè)計垃圾回收機(jī)制人弓。不過自從JDK7之后沼死，Hotspot虛擬機(jī)便將運(yùn)行時常量池從永久代移除了。
6崔赌、Java中哪些組件用到內(nèi)存
Java堆
Java堆用于存儲Java對象意蛀，在JVM啟動時就一次性申請到固定大小的空間，所以健芭，一旦分配县钥，大小不變。
內(nèi)存空間管理：JVM
對象創(chuàng)建：Java應(yīng)用程序
對象所占空間釋放：垃圾收集器
線程
JVM運(yùn)行實際程序的實體就是線程慈迈，每個線程創(chuàng)建的時候JVM都為它創(chuàng)建了私有的堆棧和程序計數(shù)器（或者叫做PC寄存器）若贮；很多應(yīng)用程序是根據(jù)CPU的核數(shù)來分配創(chuàng)建的線程數(shù)。
類和類加載器
Java中的類和類加載器同樣需要存儲空間痒留，被存儲在永久代（PermGen區(qū)）當(dāng)中谴麦。
JVM加載類方式：按需加載，只加載那些你在程序中明確使用到的類伸头，通常只加載一次匾效，如果一直重復(fù)加載，可能會導(dǎo)致內(nèi)存泄露恤磷，所以也要注意對PernGen區(qū)失效類的卸載內(nèi)存回收問題面哼。
通常PernGen區(qū)滿足內(nèi)存回收的條件為：
1） 堆中沒有對該類加載器的引用；(java.lang.ClassLoader對象)
2） 堆中沒有對類加載器加載的類的引用扫步；（java.lang.Class對象）
3） 該類加載器加載的類的所有實例化的對象不再存活魔策。
NIO
NIO使用java.nio.ByteBuffer.allocateDirect()方法分配內(nèi)存，每次分配內(nèi)存都會調(diào)用操作系統(tǒng)函數(shù)os::malloc()锌妻，所以代乃，分配的內(nèi)存是本機(jī)的內(nèi)存而不是Java堆上的內(nèi)存旬牲；
另外利用該方法產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)仿粹、磁盤發(fā)生交互的時候都是在內(nèi)核空間發(fā)生的搁吓，不需要復(fù)制到用戶空間Java內(nèi)存中，這種技術(shù)避免了Java堆和本機(jī)堆之間的數(shù)據(jù)復(fù)制吭历；但是利用該方法生成的數(shù)據(jù)會作為Java堆GC的一部分來自動清理本機(jī)緩沖區(qū)堕仔。
JNI
JNI技術(shù)使本機(jī)代碼可調(diào)用java代碼，Java代碼的運(yùn)行本身也依賴于JNI代碼來實現(xiàn)類庫功能晌区，所以JNI也增加內(nèi)存占用摩骨。
直接內(nèi)存（Direct Memory）
直接內(nèi)存（Direct Memory）也叫堆外內(nèi)存，并不是虛擬機(jī)運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)的一部分朗若，也不是Java虛擬機(jī)規(guī)范中定義的內(nèi)存區(qū)域恼五，它直接從操作系統(tǒng)中分配，因此不受Java堆大小的限制哭懈，但是會受到本機(jī)總內(nèi)存的大小及處理器尋址空間的限制灾馒，因此它也可能導(dǎo)致OutOfMemoryError異常出現(xiàn)。在JDK1.4中新引入了NIO機(jī)制遣总，它是一種基于通道與緩沖區(qū)的新I/O方式睬罗，可以直接從操作系統(tǒng)中分配直接內(nèi)存，即在堆外分配內(nèi)存旭斥，這樣能在一些場景中提高性能容达，因為避免了在Java堆和Native堆中來回復(fù)制數(shù)據(jù)。
Direct Memory的回收機(jī)制：
Direct Memory是受GC控制的垂券，例如ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(1024)花盐，這段代碼的執(zhí)行會在堆外占用1k的內(nèi)存，Java堆內(nèi)只會占用一個對象的指針引用的大小菇爪，堆外的這1k的空間只有當(dāng)bb對象被回收時卒暂，才會被回收，這里會發(fā)現(xiàn)一個明顯的不對稱現(xiàn)象娄帖，就是堆外可能占用了很多也祠，而堆內(nèi)沒占用多少，導(dǎo)致還沒觸發(fā)GC近速，那就很容易出現(xiàn)Direct Memory造成物理內(nèi)存耗光诈嘿。
JDK中使用DirectByteBuffer對象來表示堆外內(nèi)存，每個DirectByteBuffer對象在初始化時削葱，都會創(chuàng)建一個對應(yīng)的Cleaner對象奖亚，用于保存堆外內(nèi)存的元信息（開始地址、大小和容量等）析砸，當(dāng)DirectByteBuffer被GC回收后昔字，Cleaner對象被放入ReferenceQueue中，然后由ReferenceHandler守護(hù)線程調(diào)用unsafe.freeMemory(address)，回收堆外內(nèi)存作郭。 ( 在Cleaner 內(nèi)部中通過一個列表陨囊，維護(hù)了一個針對每一個 directBuffer 的一個回收堆外內(nèi)存的 線程對象(Runnable)，回收操作是發(fā)生在 Cleaner 的 clean() 方法中夹攒。)
Direct ByteBuffer分配出去的內(nèi)存其實也是由GC負(fù)責(zé)回收的蜘醋，而不像Unsafe是完全自行管理的，Hotspot在GC時會掃描Direct ByteBuffer對象是否有引用咏尝，如沒有則同時也會回收其占用的堆外內(nèi)存压语。
主動回收： 對于Sun的JDK，只要從DirectByteBuffer里取出那個sun.misc.Cleaner编检，然后調(diào)用它的clean()就行胎食；
基于 GC 回收：堆內(nèi)的DirectByteBuffer對象被GC時，會調(diào)用cleaner回收其引用的堆外內(nèi)存允懂。問題是YGC只會將將新生代里的不可達(dá)的DirectByteBuffer對象及其堆外內(nèi)存回收斥季，如果有大量的DirectByteBuffer對象移到了old區(qū)，但是又一直沒有做CMS GC或者FGC累驮，而只進(jìn)行YGC酣倾，物理內(nèi)存會被慢慢耗光，觸發(fā)OutOfMemoryError(水平有限, 這句話還沒懂) 因此為了避免這種悲劇的發(fā)生谤专，通過-XX:MaxDirectMemorySize來指定最大的堆外內(nèi)存大小躁锡，當(dāng)使用達(dá)到了閾值的時候?qū)⒄{(diào)用System.gc來做一次full gc，以此來回收掉沒有被使用的堆外內(nèi)存置侍。
詳細(xì)些的回收機(jī)制參考下連接:
Direct Memory的好處：
- 可以擴(kuò)展至更大的內(nèi)存空間映之。比如超過1TB甚至比主存還大的空間
- 理論上能減少GC暫停時間（節(jié)約了大量的堆內(nèi)內(nèi)存）
- 可以在進(jìn)程間共享，減少JVM間的對象復(fù)制蜡坊，使得JVM的分割部署更容易實現(xiàn)
- 它的持久化存儲可以支持快速重啟杠输，同時還能夠在測試環(huán)境中重現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)
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堆外內(nèi)存能夠提升IO效率
堆內(nèi)內(nèi)存由JVM管理，屬于“用戶態(tài)”秕衙；而堆外內(nèi)存由OS管理蠢甲，屬于“內(nèi)核態(tài)”。
如果從堆內(nèi)向磁盤寫數(shù)據(jù)時据忘，數(shù)據(jù)會被先復(fù)制到堆外內(nèi)存鹦牛，即內(nèi)核緩沖區(qū)，然后再由OS寫入磁盤勇吊，使用堆外內(nèi)存避免了數(shù)據(jù)從用戶內(nèi)向內(nèi)核態(tài)的拷貝曼追。
內(nèi)存溢出
下面給出個內(nèi)存區(qū)域內(nèi)存溢出的簡單測試方法。
這里有一點(diǎn)要重點(diǎn)說明汉规，在多線程情況下礼殊，給每個線程的棧分配的內(nèi)存越大，反而越容易產(chǎn)生內(nèi)存溢出異常。操作系統(tǒng)為每個進(jìn)程分配的內(nèi)存是有限制的晶伦，虛擬機(jī)提供了參數(shù)來控制 Java 堆和方法區(qū)這兩部分內(nèi)存的最大值碟狞，忽略掉程序計數(shù)器消耗的內(nèi)存（很小）坝辫，以及進(jìn)程本身消耗的內(nèi)存，剩下的內(nèi)存便給了虛擬機(jī)棧和本地方法棧射亏，每個線程分配到的棧容量越大近忙，可以建立的線程數(shù)量自然就越少。因此智润，如果是建立過多的線程導(dǎo)致的內(nèi)存溢出及舍，在不能減少線程數(shù)的情況下，就只能通過減少最大堆和每個線程的棧容量來換取更多的線程窟绷。
另外锯玛，由于 Java 堆內(nèi)也可能發(fā)生內(nèi)存泄露（Memory Leak），這里簡要說明一下內(nèi)存泄露和內(nèi)存溢出的區(qū)別：
內(nèi)存泄露是指分配出去的內(nèi)存沒有被回收回來兼蜈，由于失去了對該內(nèi)存區(qū)域的控制攘残，因而造成了資源的浪費(fèi)。Java 中一般不會產(chǎn)生內(nèi)存泄露为狸，因為有垃圾回收器自動回收垃圾歼郭，但這也不絕對，當(dāng)我們 new 了對象辐棒，并保存了其引用病曾，但是后面一直沒用它，而垃圾回收器又不會去回收它漾根，這邊會造成內(nèi)存泄露泰涂，
內(nèi)存溢出是指程序所需要的內(nèi)存超出了系統(tǒng)所能分配的內(nèi)存（包括動態(tài)擴(kuò)展）的上限。
對象實例化分析
對內(nèi)存分配情況分析最常見的示例便是對象實例化:
Object obj = new Object();
這段代碼的執(zhí)行會涉及 Java 棧辐怕、Java 堆逼蒙、方法區(qū)三個最重要的內(nèi)存區(qū)域。假設(shè)該語句出現(xiàn)在方法體中寄疏，及時對 JVM 虛擬機(jī)不了解的 Java 使用這其做，應(yīng)該也知道 obj 會作為引用類型（reference）的數(shù)據(jù)保存在 Java 棧的本地變量表中，而會在 Java 堆中保存該引用的實例化對象赁还，但可能并不知道妖泄，Java 堆中還必須包含能查找到此對象類型數(shù)據(jù)的地址信息（如對象類型、父類艘策、實現(xiàn)的接口蹈胡、方法等），這些類型數(shù)據(jù)則保存在方法區(qū)中。
另外罚渐，由于 reference 類型在 Java 虛擬機(jī)規(guī)范里面只規(guī)定了一個指向?qū)ο蟮囊萌春海]有定義這個引用應(yīng)該通過哪種方式去定位，以及訪問到 Java 堆中的對象的具體位置荷并，因此不同虛擬機(jī)實現(xiàn)的對象訪問方式會有所不同合砂，主流的訪問方式有兩種：使用句柄池和直接使用指針。
通過句柄池訪問的方式如下：
通過直接指針訪問的方式如下：
這兩種對象的訪問方式各有優(yōu)勢源织，使用句柄訪問方式的最大好處就是 reference 中存放的是穩(wěn)定的句柄地址翩伪，在對象被移動（垃圾收集時移動對象是非常普遍的行為）時只會改變句柄中的實例數(shù)據(jù)指針，而 reference 本身不需要修改谈息。使用直接指針訪問方式的最大好處是速度快缘屹，它節(jié)省了一次指針定位的時間開銷。目前 Java 默認(rèn)使用的 HotSpot 虛擬機(jī)采用的便是是第二種方式進(jìn)行對象訪問的侠仇。
