JAVA內存區域效果的示例分析

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JAVA內存區域介紹

程序計數器:

• 線程私有，很小的內存空間，可以看做是當前線程所執行的字節碼的行號指示器；

• 每個線程都有一個獨立的程序計數器，各個線程之間的計數器相互不影響，獨立存儲；

• 如果線程執行的是Java 方法，這個計數器記錄的是正在執行的虛擬機字節碼指令的地址，如果是一個Native方法，那么這個計數器的值則為undefined；

• 該內存區域不會發生任何的OutOfMemoryError的情況(JAVA虛擬機規范中未規范)。

• goto 保留字(Java當前版本暫且不用，也不讓別人用)，具體跳轉到某一行，其實就是在操作程序計數器。

在虛擬機的概念模型中，字節碼解釋器的工作就是通過改變程序計數器的值來取下一條需要執行的字節碼指令，分支、循環、跳轉、異常處理、線程恢復都等都需要依賴這個程序計數器。

Java 虛擬機棧

• 線程私有，生命周期和線程相同;

• 為虛擬機執行JAVA方法服務；

• 描述JAVA方法執行的動態內存模型；

• 棧幀：每個方法在執行時都會創建一個棧幀，用于存儲局部變量表，操作數棧，動態鏈接，方法出口等信息，每一個方法的從調用到完成的過程，都對應對的虛擬機棧的入棧到出棧的過程。

• 局部變量表：

• 存放編譯期可知的各種基本數據類型，引用類型,returnAddress類型

• 局部變量表的內存空間是在編譯期完成分配，當進入一個方法時，這個方法需要在幀分配多少內存是固定的， 在方法運行期間是不會改變局部變量表的內存大小的。

• 如果線程請求的棧深度大于虛擬機所允許的深度，拋出StackOverflowError異常；

• 如果虛擬機棧可以動態擴展(Jvm可動態也可以動態長度的虛擬機棧)，當擴展到無法申請到足夠的內存時，拋出OutOfMemoryError異常。

本地方法棧

• 線程私有

• 為虛擬機執行Native方法服務；

• 作用與JAVA虛擬機棧相同，只是作用域的區別；

• 如果本地方法請求的棧深度大于虛擬機所允許的深度，拋出StackOverflowError異常；

• 如果虛擬機棧可以動態擴展(Jvm可動態也可以動態長度的虛擬機棧)，當擴展到無法申請到足夠的內存時，拋出OutOfMemoryError異常。

JAVA堆

• 線程共享

• JAVA虛擬機所管理的內存中最大的一塊；

• 在虛擬機啟動時創建；

• 存放對象實例(所有的對象實例和數組)；

• 垃圾收集器管理的主要區域；

• 新生代、老年代、Eden空間；

• 可以處于物理上不連續的內存空間中，只要邏輯上是連續的即可；

• 可選擇固定大小或者動態擴展；

• -Xms -Xmx 調整堆初始化大小和擴展大小；

• 在堆中沒有內存完成實例分配并且堆無法繼續擴展時，拋出OutOfMemoryError異常。

方法區

• 線程共享；

• 存儲已被虛擬機加載的類信息，常量，靜態變量，即時編輯器編譯后的代碼等數據；

• 類信息：

• 類的版本

• 字段

• 方法

• 接口

• 可選擇固定大小或者動態擴展；

• 可選擇不實現垃圾回收；

• 當無法滿足內存分配的時，拋出OutOfMemoryError異常。

運行時常量區

• 方法區的一部分；

• Class文件中除了有類的版本、字段、方法等描述信息外，還有常量池，這個主要用于存放編譯期生成的各種字面量和符號引用，在類加載時進入方法區的運行時常量池中；

• 因為屬于方法區的一部分，所以當無法滿足內存分配的時，拋出OutOfMemoryError異常。

直接內存

• 不屬于運行時數據區的一部分，也不是JAVA虛擬機規范中定義的內存區域；

• 不收JAVA內存限制，但是受物理內存的限制，各個內存總和大約物理內存限制，在動態擴展時出現OutOfMemoryError異常。

在JDK1.4中新加入NIO(new Input/Output)類，引入了一種基于通道(Channel)與緩存區(Buffer)的I/O方式，他可以使用Native函數庫直接分配堆外內存，然后通過一個存儲在JAVA堆中的DirectByteBuffer對象作為這塊內存的引用進行操作，這樣可以顯著提高性能，因為避免了在JAVA堆中和Native堆中來回復制數據。

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