自动内存管理机制与内存溢出异常

一、Java内存区域与内存溢出异常

1. 程序计数器
   1. 较小的内存空间，记录着当前线程执行的字节码指令、分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能。
   2. 唯一一个没有规定那个OutOfMemoryError的内存区域
2. Java虚拟机栈
   1. 线程私有
   2. 每个方法在执行的时候都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息
   3. 两种异常：如果线程请求的栈深度超过Java虚拟机允许的深度将抛出StackOverFlow；对于可以动态增长的Java虚拟机，如果申请时没有足够内存将抛出OutOfMemoryError异常
3. 本地方法栈
   1. 与虚拟机栈的区别是本地方法栈为执行Javanative方法服务
   2. 与虚拟机栈一样，本地方法栈也会抛出同样的两个异常
4. 堆
   1. Java Heap是Java虚拟机管理的最大内存区域，所有对象实例和数组都在堆上进行分配
   2. Java Heap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”
   3. 从内存回收角度看，由于现在收集器基本都采用分代收集算法，所以Java堆中还可以细分为“新生代”和“老年代”
   4. 如果从内存分配角度看，Java Heap还可划分由多个线程私有的分配缓冲区。不过，无论如何，都与存放内容无关，因为Java Heap上存放的都是对象实例，进一步划分的目的只是为了GC更好的回收或者更快的分配内存
   5. Java Heap可以是物理上不连续的内存空间，主要逻辑上是连续的即可，就像磁盘一样。在实现时可以是固定的也可以是可扩展的，通过-Xmx和-Xms控制
   6. 如果没有内存可以再分配将抛出OutOfMemoryError异常
5. 方法区
   1. 线程共享的内存区域
   2. 存储类信息、常量、静态变量、即时编译器编译的代码等
   3. 平常所说的永生代其实根本不存在，只不过常用的HotSpot设计人员只把GC扩展至方法区，或者说用永生代实现的方法区，很多其他的jvm不存在永生代这个概念
   4. 并非数据进入了方法区就永久了，而是GC对这块的回收较少，收集目标主要是方法区的常量池和对类型的卸载，一般来说对这块数据的回收很难达到令人满意的效果
   5. 当方法区无法满足内存分配需求时将抛出OutOfMemoryError异
6. 运行时常量池
   1. 存放编译器生成的各种字面常量、符号引用、直接引用
   2. 可以动态内存扩增
   3. 并不是只有编译期生成的数据才放到常量池，运行期间也可以把新的常量放入池中，典型的例如String.intern()方法
   4. 也会抛出OutOfMemoryError异常
7. 直接内存
   1. 有native函数库直接分配的对外内存，然后通过在堆中保存的DirectByteBuffer对象作为这块而内存的引用。这样能在一些场景中显著提高性能，避免了在Java堆和native堆中来回复制数据
   2. 例如：java的nio，提供了通道（channel）和缓冲区（buffer）的i/o方式
   3. 虚拟机管理员在分配内存时经常只是分配堆内存忽略了直接内存，导致对内存和直接内存总和大于实际内存或超出了服务器cpu的寻址空间而抛出OutOfMemoryError异常
8. 对象访问
   1. 例如简单的代码Object object = new Object();
      1. 直接指针访问对象
         1. object存在栈中
         2. new Object()保存在堆中
         3. 而该对象类型例如类信息等对象类型数据保存在方法区中
      2. 句柄访问方式
         1. 在堆中存储new Object()和句柄池，句柄池中保存了对象的指针
         2. 栈中保存句柄池地址
         3. 方法区中保存对象类型数据
      3. 两种方式对比
         1. 第一种访问时节省了一次寻址，访问更快；第二种在垃圾收集对堆中对象地址更改时，只影响句柄池中的映射关系，不会影响栈中引用关系（GC回收时，对象地址改变很正常）
         2. 现在使用的SUN HotSpot采用第一种方式实现

• ****windows平台中的虚拟机中，Java的线程是映射到操作系统的内核线程上的****