漫画：Java内存数据区域详解

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漫画由小猿编写创作

仔细看下面的思维导图，我们先来获取一个直观的认识，然后再一个一个详细分析！

总共也就这么 5 个区（直接内存不属于 JVM 运行时数据区的一部分），除了程序计数器其他的地方都有可能出现 OOM (OutOfMemoryError)，其中像是程序计数器和两个栈（Java 虚拟机栈 & 本地方法栈）都是每个线程要有一个的，所以肯定是线程隔离的。而其他 2 个区就是线程共享的了，也就是说，如果有多个线程要同时访问这两个区的数据，是会出现线程安全问题的。接下来，我们将对这些区域进行详细的介绍。

程序计数器

• 当前线程所执行的字节码的行号指示器，字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来确定下一条要执行的字节码指令的位置

• 执行 Java 方法和 native 方法时的区别：

• 执行 Java 方法时：记录虚拟机正在执行的字节码指令地址；

• 执行 native 方法时：无定义；

• 是 5 个区域中唯一不会出现 OOM 的区域。

Java 虚拟机栈

• Java 方法执行的内存模型，每个方法执行的过程，就是它所对应的栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程；

• 服务于 Java 方法；

• 可能抛出的异常：

• OutOfMemoryError（在虚拟机栈可以动态扩展的情况下，扩展时无法申请到足够的内存）；

• StackOverflowError（线程请求的栈深度 > 虚拟机所允许的深度）；

• 虚拟机参数设置：-Xss.

本地方法栈

• 服务于 native 方法；

• 可能抛出的异常：与 Java 虚拟机栈一样。

Java 堆

• 唯一的目的：存放对象实例；

• 垃圾收集器管理的主要区域；

• 可以处于物理上不连续的内存空间中；

• 可能抛出的异常：

• OutOfMemoryError（堆中没有内存可以分配给新创建的实例，并且堆也无法再继续扩展了）。

• 虚拟机参数设置：

• 最大值：-Xmx

• 最小值：-Xms

• 两个参数设置成相同的值可避免堆自动扩展。

方法区

• 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；

• 类信息：即 Class 类，如类名、访问修饰符、常量池、字段描述、方法描述等。

• 垃圾收集行为在此区域很少发生；

• 不过也不能不清理，对于经常动态生成大量 Class 的应用，如 Spring 等，需要特别注意类的回收状况。

• 运行时常量池也是方法区的一部分；

• Class 文件中除了有类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项是常量池，用于存放编译器生成的各种字面量（就是代码中定义的 static final 常量）和符号引用，这部分信息就存储在运行时常量池中。

• 可能抛出的异常：

• OutOfMemoryError（方法区无法满足内存分配需求时）。

直接内存

• JDK 1.4 的 NIO 类可以使用 native 函数库直接分配堆外内存，这是一种基于通道与缓冲区的 I/O 方式，它在 Java 堆中存储一个 DirectByteBuffer 对象作为堆外内存的引用，这样就可以对堆外内存进行操作了。因为可以避免 Java 堆和 Native 堆之间来回复制数据，在一些场景可以带来显著的性能提高。

• 虚拟机参数设置：-XX:MaxDirectMemorySize

• 默认等于 Java 堆最大值，即 -Xmx 指定的值。

• 将直接内存放在这里讲解的原因是它也可能会出现 OutOfMemoryError；

• 服务器管理员在配置 JVM 参数时，会根据机器的实际内存设置 -Xmx 等信息，但经常会忽略直接内存（默认等于 -Xmx 设置值），这可能会使得各个内存区域的总和大于物理内存限制，从而导致动态扩展时出现 OOM。

今日话题

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