Java中內(nèi)存區(qū)域的劃分與異常詳解

前言

JAVA內(nèi)存區(qū)域主要由程序計(jì)數(shù)器、java 虛擬機(jī)棧、本地方法棧、Java堆、方法區(qū)以及運(yùn)行時(shí)常量池組成。本文將給大家詳細(xì)介紹關(guān)于Java內(nèi)存區(qū)域的劃分與異常的相關(guān)內(nèi)容，下面話不多說(shuō)了，來(lái)一起看看詳細(xì)的介紹吧。

運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域

JVM在運(yùn)行Java程序時(shí)候會(huì)將內(nèi)存劃分為若干個(gè)不同的數(shù)據(jù)區(qū)域。

程序計(jì)數(shù)器

線程私有?？煽醋魇?當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器 ，字節(jié)碼解釋器的工作是通過(guò)改變這個(gè)計(jì)數(shù)值來(lái)讀取下一條要執(zhí)行的字節(jié)碼指令。

多線程是通過(guò)線程輪流切換并分配處理器執(zhí)行時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的，任何一個(gè)時(shí)刻，一個(gè)內(nèi)核只能執(zhí)行一條線程中的指令。 為了線程切換后能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置，每條線程都需要一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器 。這就是一開(kāi)始說(shuō)的“線程私有”。如果線程正在執(zhí)行的方法是Java方法，計(jì)數(shù)器記錄的是虛擬機(jī)字節(jié)碼的指令地址；如果是Native方法，計(jì)數(shù)器值為空。 程序計(jì)數(shù)器是唯一一個(gè)在Java虛擬機(jī)規(guī)范中沒(méi)有規(guī)定OOM(OutOfMemoryError)情況的區(qū)域 。

Java虛擬機(jī)棧

線程私有，生命周期和線程相同。Java虛擬機(jī)棧描述的是Java方法的內(nèi)存模型：每個(gè)方法在執(zhí)行時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀，存儲(chǔ) 局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口信息 ，每一個(gè)方法從調(diào)用到結(jié)束，就對(duì)應(yīng)這一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧中的進(jìn)棧和出棧過(guò)程。局部變量表保存了各種基本數(shù)據(jù)類型（int、double、char、byte等）、對(duì)象引用（不是對(duì)象本身）和returnAddress類型（指向了一條字節(jié)碼地址）。

這部分區(qū)域可能發(fā)生兩種異常：

• 線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，拋出StackOverflowError；
• 虛擬機(jī)棧擴(kuò)展時(shí)無(wú)法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存，拋出OutOfMemoryError。

本地方法棧

上述虛擬機(jī)棧為JVM執(zhí)行Java方法服務(wù)，本地方法則為執(zhí)行Native服務(wù)。其他和虛擬機(jī)棧類似，也會(huì)拋出StackOverflowError、OutOfMemoryError。

Java堆

常說(shuō)的“棧內(nèi)存”、“堆內(nèi)存”，其中前者指的是虛擬機(jī)棧，后者說(shuō)的就是Java堆了。 Java堆是被線程共享的 。在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)被創(chuàng)建。

Java堆的作用是存放對(duì)象實(shí)例，Java堆可以處于物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間中，只要求邏輯上連續(xù)即可。

方法區(qū)

線程共享的區(qū)域。存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即使編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。方法區(qū)無(wú)法滿足內(nèi)存分配需求時(shí)，拋出OutOfMemoryError。

運(yùn)行時(shí)常量池

運(yùn)行時(shí)常量池 是方法區(qū)的一部分 。C用于存放編譯期生成的各種字面常量和符號(hào)引用，將在類加載后進(jìn)入方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)常量池中存放。 Java語(yǔ)言不要求常量只能在編譯期產(chǎn)生，換言之，在運(yùn)行期間也能將新的常量放入 。

直接內(nèi)存

直接內(nèi)存不屬于虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一部分，也不是內(nèi)存區(qū)域。本機(jī)直接內(nèi)存的分配不會(huì)受到Java堆的大小限制，但終究是內(nèi)存，如果各個(gè)內(nèi)存區(qū)域總和大于物理內(nèi)存限制，還是會(huì)出現(xiàn)OutOfMemoryError。

對(duì)象的創(chuàng)建過(guò)程

虛擬機(jī)遇到一條"new"指令：

• 首先檢查這個(gè)指令的參數(shù)是否能在常量池中定位到一個(gè)類的符號(hào)引用；
• 檢查這個(gè)符號(hào)引用代表的類是否已被加載、解析、初始化；(如果沒(méi)有，則必須先進(jìn)行類的加載)
• 在Java堆中為新對(duì)象分配內(nèi)存，所需大小在類加載后就確定了；
• 將分配到的內(nèi)存空間都初始化為0（不包括對(duì)象頭）
• 類的初始化，即init方法，吧對(duì)象按照程序員的意愿初始化為想要的值。

對(duì)象的內(nèi)存布局

對(duì)象在內(nèi)存中存儲(chǔ)的布局可以分為3塊區(qū)域：

1. 對(duì)象頭
2. 實(shí)例數(shù)據(jù)
3. 對(duì)齊補(bǔ)充

對(duì)象頭：存儲(chǔ)對(duì)象自身的運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)，比如哈希碼、GC分代年齡、鎖狀態(tài)標(biāo)志、線程持有的鎖、偏向線程ID等。另外還有一部分是類型指針， 即對(duì)象指向它的類元數(shù)據(jù)的指針，虛擬機(jī)通過(guò)該指針來(lái)確定這個(gè)對(duì)象屬于哪個(gè)類的實(shí)例。

實(shí)例數(shù)據(jù)：對(duì)象真正有效的信息，在程序中定義的各種類型的字段內(nèi)容；

對(duì)齊補(bǔ)充：非必須，占用符的作用。

對(duì)象的訪問(wèn)定位

Java程序通過(guò)棧上的引用來(lái)操作堆上的實(shí)例對(duì)象。比如

Person p = new Person();

這里p就是引用，new出來(lái)的Person對(duì)象是實(shí)例。

這個(gè)引用沒(méi)有規(guī)定要如何定位、訪問(wèn)堆中的對(duì)象具體位置。主流的有兩中訪問(wèn)方式：

句柄。Java堆中會(huì)劃分出一塊內(nèi)存作為句柄池，引用存儲(chǔ)了對(duì)象的句柄地址，而句柄中包含了對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)和類型數(shù)據(jù)。好處是，對(duì)象被移動(dòng)時(shí)，只需改變句柄中的地址，引用本身無(wú)需修改。
直接指針。 引用中存儲(chǔ)的直接就是對(duì)象地址 。好處是速度更快，由于引用直接表示實(shí)例對(duì)象的地址，節(jié)省了一次指針定位操作。Sun HotSpot使用的正是這種方式。

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，如果有疑問(wèn)大家可以留言交流，謝謝大家對(duì)億速云的支持。