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一.概述

　　我們在進行 Java 開發的時候，很少關心 Java 的內存分配等等，因為這些活都讓 JVM 給我們做了。不僅自動給我們分配內存，還有自動的回收無需再占用的內存空間，以騰出內存供其他人使用。但是我們經常面臨的一個問題就是內存泄漏，JVM無法完成回收工作，導致內存占用暴漲，最后可能讓程序奔潰。本章主要了解下運行時數據區域分布情況以及溢出異常。

二.運行時數據區域

1、程序計數器

• 線程私有
• 當前線程所執行的字節碼的行號指示器
• Java 多線程是通過再一個內核中輪流執行實現的，計數器就保證了切換線程的時候可以回到原來正確的執行位置
• 程序計數器必須每個線程單獨一個，是線程私有的內存區域
• 程序計數器是唯一一個 JVM 沒有規范 OutOfMemoryError 的區域

2、Java虛擬機棧（java方法）

• 線程私有
• Java方法執行的內存模型，即方法執行時會創建一個棧幀，保存了需要的局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息；
• 線程請求的棧深度>JVM允許的深度時，報StackOverflowError；
• 大多數的 JVM 可以動態擴展內存，如果無法申請到足夠的內存時，報 OutOfMemoryError;

3、本地方法棧（native方法）

• 同Java虛擬機棧

4、Java堆

• 線程共享
• 唯一目的：存放對象實例
• 分類：新生代、老生代，或者 Eden 空間、From Survior 空間、To Survivor 空間
• 分類目的：更好的回收和分配內存
• 沒有內存完成實例分配，或者不能再擴展，報OutOfMemoryError 異常
• 可以自己配置大小（-Xmx和-Xms）

5、方法區

• 線程共享
• 目的：存儲類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯后的代碼等數據；
• 該區內存回收目標：主要針對常量池的回收和對類型的卸載；
• 無法滿足內存分配要求時，報 OutOfMemoryError 異常

6、運行時常量池

• 注意：運行時常量池屬于方法區
• 目的：存儲編譯期生成的各種字面量和符號引用
• 特征：并非只有編譯期置入 Class 文件中的常量池內容才能進入運行時常量池，在運行期間也可以置入新的常量，比如 String 的intern() 方法；
• 無法申請足夠內存時，報 OutOfMemoryError 異常

三.直接內存

• 非運行時數據區域內存
• Native 函數分配堆外內存，堆內的 DirectByteBuffer 作為這塊內存的引用
• 性能顯著提高，避免了 Java 堆和 native 之間來回復制數據

四.HotSpot虛擬機對象探秘

1、New對象過程

• new 指令發出
• 檢查 new 的參數是否在常量池中存在這個 Class 的符號引用
• 檢查對應的 Class 是否已經初始化

1. 若沒有則先執行初始化過程

• 分配內存，檢查堆是否規整（垃圾收集器是否帶有壓縮整理功能決定）

1. 規整：指針碰撞方式分配內存
2. 不規整：空閑列表方式分配內存

• 內存空間初始化為零值（不包括對象頭）
• 對對象進行重要的配置
• 執行 < init > 方法

2、對象的內存布局

對象頭(Mark Word)

• 自身運行時數據

1. GC分代年齡、鎖狀態標志、線程持有的鎖、偏向線程ID
2. 類型指針：確定對象是哪個Class的實例

實例數據

• 存儲有效信息，定義的各種字段
• 相同寬度的字段總是被分配到一起

對齊填充

• 不一定存在
• 實例數據沒有對齊，需要填充

3、對象的訪問定位
句柄（reference）：

• 堆中劃分句柄池
• 句柄地址

1. 到對象實例數據的地址
2. 到對象類型的地址

• 優勢：穩定，對象移動時，（如GC時會移動），這個時候只改變指針地址。句柄信息不變，相對穩定;

指針：

• 直接存儲了上述的對象地址
• 優勢：速度快

五.OOM

• 堆溢出：舉例一直 new 新的實例對象
• 棧溢出：舉例無限循環調用執行某個方法
• 方法區和運行時常量池溢出：

1. String.intern():如果常量池已存在，則返回 String 對象，如果不存在，則先添加到常量池，再返回 String 對象。
2. 動態定義大量的 Class，需要注意內存的回收情況。