JVM-chap2-自动内存管理

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，我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。
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；如果正在执行的是本地（Native）方法，这个计数器值则应为空（Undefined）。
唯一一个在《Java虚拟机规范》中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

异常

无

Java虚拟机栈

作用

每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
说明：
局部变量表：存放编译期可知的各种Java虚拟机基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、 float、long、double）、对象引用（reference类型，它并不等同于对象本身，可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能是指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置）和returnAddress 类型（指向了一条字节码指令的地址）。

特点

线程私有
生命周期同线程
局部变量在创建时就必须进行初始化以确定分配内存大小

异常

线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常
如果Java虚拟机栈容量可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出OutOfMemoryError异常

本地方法栈

作用

本地方法栈则是为虚拟机使用到的本地（Native）方法服务。

特点

异常

栈深度溢出抛出StackOverflowError异常
栈扩展失败时OutOfMemoryError异常

Java堆

作用

所有的对象实例以及数组都应当在堆上分配。

特点

被所有线程共享
Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，但在逻辑上它应该被视为连续
所有线程共享的Java堆中可以划分出多个线程私有的分配缓冲区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB），以提升对象分配时的效率。

异常

如果在Java堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，Java虚拟机将会抛出OutOfMemoryError异常。

方法区（别名“非堆”）

作用

存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。

特点

各个线程共享
和Java堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展
还可以选择不实现垃圾收集
这区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载
说明：

异常

如果方法区无法满足新的内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常

运行时常量池

运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分

作用

存放常量池表（Constant Pool Table）
说明：
常量池表（Constant Pool Table）：存放编译期生成的各种字面量与符号引用

特点

异常

当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常

直接内存

直接内存（Direct Memory）并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是《Java虚拟机规范》中定义的内存区域。但是这部分内存也被频繁地使用，而且也可能导致OutOfMemoryError异常出现，所以我们放到这里一起讲解。
在JDK 1.4中新加入了NIO（New Input/Output）类，引入了一种基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆里面的 DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。
显然，本机直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制，但是，既然是内存，则肯定还是会受到本机总内存（包括物理内存、SWAP分区或者分页文件）大小以及处理器寻址空间的限制，一般服务器管理员配置虚拟机参数时，会根据实际内存去设置-Xmx等参数信息，但经常忽略掉直接内存，使得各个内存区域总和大于物理内存限制（包括物理的和操作系统级的限制），从而导致动态扩展时出现OutOfMemoryError异常。