也會 安全性 編譯器 結構 cati local 狀況 本地方法棧 處理

本篇其實就是一個讀書筆記，書是《深入理解JAVA虛擬機》，在網上搜索JAVA內存，說的比較好的其實很多都源自這本書，作為一個JAVA程序員，理解虛擬機是通向高級程序員的必經道路。本篇中的圖片源自當時網上，具體出處找不到了，請見諒。 所謂的線程安全，其實就是不同線程對同一個資源的訪問和修改引發的數據不一致問題。 對於線程安全的理解，需要了解JVM中的內存模型。JAVA中一個線程創建的時候，JVM就會為其分配一個主內存和工作內存，每個線程都有自己的完全獨立的工作內容，而主內存卻是他們所共享的，那麽問題來了，線程不安全就是由於共享主內存導致的。一旦多個線同時對主內存中的同一個資源進行操作，那麽就可能導致資源狀態的不一致。我們知道當一個線程需要和主內存進行交互的時候，數據從主內存拷貝到工作內存中，在線程實際處理的時候，數據其實是一個副本，當線程處理完了之後再去更新主內存，正是由於這種機制，故而會產生線程的安全性問題，需要對資源加鎖來解決這種問題。 1、程序計數器 這是個什麽鬼呢？我們都知道，CPU的計算時間是以分片的方式給到每個線程的，換句話說，所謂的並行其本質就是串行。比如線程A執行到了一部分，CPU將控制權給了線程B，那麽線程A重新得到CPU的資源時，如何恢復工作呢？這個程序計數器就來幫助線程A找到其中間狀態，從而恢復到正確的執行位置。程序計數器所占內存是線程私有的，同時也是Java 虛擬機規範中沒有規定任何OutOfMemoryError 情況的區域。 2、JAVA虛擬機棧 它也是線程私有的，它所占有的內存空間也就是我們平時所說的“棧(stack)內存”。並且和線程的生命周期相同。虛擬機棧描述的是Java 方法執行的內存模型：每個方法被執行的時候都會同時創建一個棧幀（Stack Frame ①）用於存儲局部變量表（基本數據類型，對象的引用和returnAddress類型）、操作棧、動態鏈接、方法出口等信息。每一個方法被調用直至執行完成的過程，就對應著一個棧幀在虛擬機棧中從入棧到出棧的過程。 局部變量表需要的內存在編譯期間就確定了，故而方法運行期間不會改變其大小。

在Java 虛擬機規範中，對這個區域規定了兩種異常狀況：

a.如果線程請求的棧深度大於虛擬機所允許的深度，將拋出StackOverflowError 異常；

b.如果虛擬機棧可以動態擴展（當前大部分的Java 虛擬機都可動態擴展，只不過Java 虛擬機規範中也允許固定長度 的虛擬機棧），當擴展時無法申請到足夠的內存時會拋出OutOfMemoryError 異常。

3、JAVA堆 JAVA堆一般是JVM管理的內存中最大的一塊，JAVA堆在主內存中，是被所有線程共享的一塊內存區域，其隨著JVM的創建而創建，堆內存的唯一目的是存放對象實例。同時JAVA堆也是GC管理的主要區域

如果從內存回收的角度看，由於現在收集器基本都是采用的分代收集算法，所以Java 堆中還可以細分為：新生代和老年代；再細致一點的有Eden 空間、From Survivor 空間、To Survivor 空間等。

如果從內存分配的角度看，線程共享的Java 堆中可能劃分出多個線程私有的分配緩沖區（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。

不過，無論如何劃分，都與存放內容無關，無論哪個區域，存儲的都仍然是對象實例，進一步劃分的目的是為了更好地回收內存，或者更快地分配內存。

如果在堆中沒有內存完成實例分配，並且堆也無法再擴展時，將會拋出OutOfMemoryError 異常。

4、本地方法棧

本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機棧所發揮的作用是非常相似的，其區別不過是虛擬機棧為虛擬機執行Java 方法（也就是字節碼）服務，而本地方法棧則是為虛擬機使用到的Native 方法服務。虛擬機規範中對本地方法棧中的方法使用的語言、使用方式與數據結構並沒有強制規定，因此具體的虛擬機可以自由實現它。甚至有的虛擬機（譬如Sun HotSpot 虛擬機）直接就把本地方法棧和虛擬機棧合二為一。與虛擬機棧一樣，本地方法棧區域也會拋出StackOverflowError 和OutOfMemoryError異常。

5、方法區 方法區也是各線程共享的一個內存區域。主要用於存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據。

雖然Java 虛擬機規範把方法區描述為堆的一個邏輯部分，但是它卻有一個別名叫做Non-Heap（非堆），目的應該是與Java 堆區分開來。

Java 虛擬機規範對這個區域的限制非常寬松，除了和Java 堆一樣不需要連續的內存和可以選擇固定大小或者可擴展外，還可以選擇不實現垃圾收集。相對而言，垃圾收集行為在這個區域是比較少出現的，但並非數據進入了方法區就如永久代的名字一樣“永久”存在了。這個區域的內存回收目標主要是針對常量池的回收和對類型的卸載，一般來說這個區域的回收“成績”比較難以令人滿意，尤其是類型的卸載，條件相當苛刻，但是這部分區域的回收確實是有必要的。在Sun 公司的BUG 列表中，曾出現過的若幹個嚴重的BUG 就是由於低版本的HotSpot 虛擬機對此區域未完全回收而導致內存泄漏。

根據Java 虛擬機規範的規定，當方法區無法滿足內存分配需求時，將拋出OutOfMemoryError 異常。

6、常量池 Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，還有一項信息是常量表(constant_pool table)，用於存放編譯期已可知的常量，這部分內容將在類加載後進入方法區（永久代）存放（JDK1.7開始，常量池已經被移到了堆內存中）。但是Java語言並不要求常量一定只有編譯期預置入Class的常量表的內容才能進入方法區常量池，運行期間也可將新內容放入常量池（最典型的String.intern()方法）。

【1】JVM-內存模型