《深入理解Java虚拟机—JVM高级特性与实践 周志明 著》之第2章 Java内存区域与内存溢出异常

1、Java虚拟机所管理的内存包括以下几个运行时数据区域:

2、程序计数器:

         1. 可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器,是一块较小的内存空间;

         2. 字节码解释器工作时,通过改变计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令,分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成;

         3. Java虚拟机的多线程中,每条线程都需要有一个独立的程序计数器,各条线程之间计数器互不影响,独立存储;

         4. 如果线程正在执行的是一个Java方法,这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址;如果正在执行的Native方法,这个计数器值则为空;

         5. 程序计数器是唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域;

3、Java虚拟机栈:

         1. 虚拟机栈为虚拟机执行Java方法(也就是字节码)服务;

2. 生命周期与线程相同,描述的是Java方法执行的内存模型:每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程;

         3. 两种异常状况:如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度,将抛出Stack OverflowError异常;如果虚拟机栈可以动态扩展,扩展时无法申请到足够的内存,就会抛出OutOfMemoryError异常;

4、本地方法栈:

         1. 本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务;

         2. 本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常;

5、Java堆:

         1. Java堆是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块,被所有线程共享的一块内存区域;

         2. Java堆唯一目的就是存放对象实例,是垃圾收集器管理的主要区域,也被称为“GC堆;”

3. 如果堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法再扩展时,将会抛出OutOfMemoryError异常;

6、方法区:

         1. 与Java堆一样,是各个线程共享的内存区域,用于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;

         2. 当方法区无法满足内存分配需求时,将抛出OutOfMemoryError异常;

7、运行时常量池;

         1. 是方法区的一部分,用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用,这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放;

         2. 当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常;

8、直接内存:

         1. 内存区域总和大于物理内存限制,也会导致OutOfMemoryError异常;

9、HotSpot虚拟机对象探秘:

         1. 对象的创建过程:

虚拟机遇到一条new指令时,首先将去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用,并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。如果没有,那必须先执行相应的类加载过程;在类加载检查通过后,虚拟机将为新生对象分配内存;内存分配完成后,虚拟机需要将分配到的内存空间都初始化为零值;

         2. 对象的内存布局:

                   对象在内存中存储的布局可以分为3块区域:对象头、实例数据、对齐填充;

                   对象头包括两部分信息:第一部分用于存储对象自身的运行时数据;另一部分是类型指针,即对象指向它的类元数据的指针,虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例;

                   实例数据部分时对象真正存储的有效信息,也是程序代码中所定义的各种类型的字段内容;

                   对齐填充仅仅起着占位符的作用,并不是必然存在的,没有特别含义;

         3. 对象的访问定位:

                   通过两种方式访问:句柄、直接指针;

                   句柄方式:Java堆中将会划分出一块内存来作为句柄池,reference中存储的就是对象的句柄地址,而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体地址信息;

                     直接指针访问:reference中存贮的直接就是对象地址;

两种方式的比较:

使用句柄来访问的最大好处就是reference中存储的是稳定的句柄地址,在对象移动时只会改变句柄中的实例数据指针,而reference本身不需要修改;

使用直接指针访问方法的最大好处就是速度更快,节省了一次指针定位的时间开销;

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