《深入理解Java虚拟机》之内存划分与溢出异常

虚拟机内存管理

JVM所管理的内存包括以下几个运行时数据区域：

不同虚拟机实现可能略微有所不同，但都会遵从 Java 虚拟机规范，Java 8 虚拟机规范规定，Java 虚拟机所管理的内存将会包括以下几个区域：

程序计数器（Program Counter Register）
Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）
本地方法栈（Native Method Stack）
Java 堆（Java Heap）
方法区（Methed Area）

① 程序计数器

程序计数器（Program Counter Register）是一块较小的内存空间，它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型里，字节码解析器的工作是通过改变这个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。

由于 JVM 的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的，也就是任何时刻，一个处理器（或者说一个内核）都只会执行一条线程中的指令。因此为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每个线程都有独立的程序计数器。

如果线程正在执行 Java 中的方法，程序计数器记录的就是正在执行虚拟机字节码指令的地址，如果是 Native 方法，这个计数器就为空（undefined），因此该内存区域是唯一一个在 Java 虚拟机规范中没有规定 OutOfMemoryError 的区域。

② Java 虚拟机栈

Java 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）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（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息，每个方法从调用直至执行完成的过程，都对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。Java虚拟机规范中规定了2种异常状况：

如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的栈深度就会抛出 StackOverflowError 异常。
如果虚拟机是可以动态扩展的，如果扩展时无法申请到足够的内存就会抛出 OutOfMemoryError 异常。

③ 本地方法栈

本地方法栈（Native Method Stack）与虚拟机栈的作用是一样的，只不过虚拟机栈是服务 Java 方法的，而本地方法栈是为虚拟机调用 Native 方法服务的。

在 Java 虚拟机规范中对于本地方法栈没有特殊的要求，虚拟机可以自由的实现它，因此在 Sun HotSpot 虚拟机直接把本地方法栈和虚拟机栈合二为一了。

④ Java 堆

Java 堆（Java Heap）是 JVM 中内存最大的一块，是被所有线程共享的，在虚拟机启动时候创建，Java 堆唯一的目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存，随着JIT编译器的发展和逃逸分析技术的逐渐成熟，栈上分配、标量替换优化的技术将会导致一些微妙的变化，所有的对象都分配在堆上渐渐变得不那么绝对了。

如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆不可以再扩展时，将会抛出 OutOfMemoryError。 Java 虚拟机规范规定，Java 堆可以处在物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上连续即可，就像我们的磁盘空间一样。在实现上也可以是固定大小的，也可以是可扩展的，不过当前主流的虚拟机都是可扩展的，通过 -Xmx 和 -Xms 控制。

Java堆是GC收集器管理的主要区域。

⑤ 方法区

方法区（Methed Area）用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译后的代码等数据。

很多人把方法区称作“永久代”（Permanent Generation），本质上两者并不等价，只是 HotSpot 虚拟机垃圾回收器团队把 GC 分代收集扩展到了方法区，或者说是用来永久代来实现方法区而已，这样能省去专门为方法区编写内存管理的代码，但是在 JDK 8 也移除了“永久代”，使用 Native Memory 来实现方法区。

当方法无法满足内存分配需求时会抛出 OutOfMemoryError 异常。

《深入理解Java虚拟机》之内存划分与溢出异常

虚拟机内存管理

相关问题：

1.什么是 JVM？它有什么作用？

2.JVM 主要组成部分有哪些？

3.JVM 是如何工作的？

4.变量存储？

5.内存溢出和内存泄漏的区别是什么？