Java内存区域与各内存区域异常抛出

2018年2月23日 0条评论 0人点赞

Java虚拟机（JVM）在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存分为若干个不同的数据区域。包括程序计数器，Java虚拟机栈（栈），本地方法栈，Java堆，方法区，运行时常量池和直接内存。本文也介绍了各内存区域的异常抛出，包括Java堆溢出，虚拟机栈溢出和方法区与运行时常量池溢出。

文章目录

Java虚拟机运行时数据区

其中蓝色部分为共享区域，浅色部分为各线程私有。

程序计数器

程序计数器是一块较小的区域，可以看做是当前线程所赤星的字节码的行号指示器。

可以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、线程回复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。

如果线程执行的是一个Java方法，计数器记录的是正在执行的字节码指令的地址；如果执行的Native方法，则计数器值为空（Undefine）。

此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

Java虚拟机栈（栈）

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和出栈的过程。

存放了编译期可知的各种基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、对象引用和returnAddress类型（执行了一条字节码指令的地址）。

在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常情况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；如果虚拟机栈可以动态扩展（当前大部分的Java虚拟机都可以扩展），如果扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈

与虚拟机栈发挥的作用非常相似，只是本地方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务，而虚拟机栈为Java方法服务。

与虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

Java堆

对于大多数应用来说，Java 堆（Java Heap）是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java 堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动的时创建。所有的对象实例以及数组都要在这里分配内存（随着JIT编译器的发展与逃逸分析技术的成熟，也不是那么绝对了）。

Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称为“GC堆”（Garbage Collected Heap）。

由于现在收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆还可以细分为：新生代和老年代。

如果在堆中没有内存完成实例的分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常。

方法区

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。

如果方法区的内存空间不能满足内存分配需要时，将抛出OutOfMemoryError异常。

运行时常量池

是方法区的一部分。Class文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息是常量池（Constant Pool Table），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。

常量也不一定只有编译器才能产生（即并非预置入Class文件中常量池的内容才能进入方法去运行时常量池），运行期间也可能将新的常量放入池中，这种特性被利用的比较多的就是String类的intern()方法。

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使用，而且也可能导致OutOfMemoryError异常出现。

各内存区域异常抛出

Java堆溢出

List<Object> list = new ArrayList<>();
while(true) {
    list.add(new Object());
}

虚拟机栈溢出

private int stackLength = 1;
public void statckLeak() {
    stackLength++;
    stackLeak();
}


stackLeak();

方法区和运行时常量池溢出

List<String> list = new ArrayList<>();
int i = 0;
while(true) {
    list.add(String.valueOf(i++).intern());
}

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