[TOC] # （一）java記憶體區域管理 C/C++每一個new操作都需要自己去delete/free，而java裡面有虛擬機器自動管理記憶體，不容易出現記憶體洩漏或者溢位的問題，但是不容易出現不代表不出現，瞭解虛擬機器怎麼使用和管理記憶體是十分重要的是，對程式優化或者問題排查有幫助。 執行時區域主要分為： - 執行緒私有： - 程式計數器:`Program Count Register`,執行緒私有，沒有垃圾回收 - 虛擬機器棧:`VM Stack`，執行緒私有，沒有垃圾回收 - 本地方法棧:`Native Method Stack`,執行緒私有，沒有垃圾回收 - 執行緒共享： - 方法區:`Method Area`，以`HotSpot`為例，`JDK1.8`後元空間取代方法區，有垃圾回收。 - 堆:`Heap`，垃圾回收最重要的地方。  ## 1.1 程式計數器 空間很小，當前執行緒執行的位元組碼的行號指示器（執行緒獨有，指示當前執行到哪，下一步需要執行哪一個位元組碼），分支，迴圈，跳轉，異常處理，執行緒恢復都需要依賴它。 執行緒私有：`java`多執行緒其實是執行緒輪流切換並分配處理器執行時間的方式實現，一個核一個具體的時間點，只會執行一個執行緒的指令。執行緒切換需要儲存和恢復正確的執行位置（保護和恢復現場），所以不同的執行緒需要不同的程式計數器。 - 執行`java`方法時，程式計數器記錄的是正在執行的位元組碼指令地址 - 執行`Native`方法，程式計數器為空 **唯一一個沒有規定任何`OutOfMemory`的區域**，也沒有GC（垃圾回收）。 ## 1.2 虛擬機器棧 執行緒私有，生命週期和執行緒一樣，主要是記錄該執行緒Java方法執行的記憶體模型。虛擬機器棧裡面放著好多棧幀。**注意虛擬機器棧，對應是Java方法，不包括本地方法。** 一個Java方法執行會建立一個棧幀，一個棧幀主要儲存： - 區域性變量表 - 運算元棧 - 動態連結 - 方法出口 每一個方法呼叫的時候，就相當於將一個棧幀放到虛擬機器棧中（入棧），方法執行完成的時候，就是對應著將該棧幀從虛擬機器棧中彈出（出棧）。 每一個執行緒有一個自己的虛擬機器棧，這樣就不會混起來，如果不是執行緒獨立的話，會造成呼叫混亂。 大家平時說的java記憶體分為堆和棧，其實就是為了簡便的不太嚴謹的說法，他們說的棧一般是指虛擬機器棧，或者虛擬機器棧裡面的區域性變量表。 區域性變量表一般存放著以下資料： - 基本資料型別（`boolean`,`byte`,`char`,`short`,`int`,`float`,`long`,`double`） - 物件引用（reference型別，不一定是物件本身，可能是一個物件起始地址的引用指標，或者一個代表物件的控制代碼，或者與物件相關的位置） - returAddress（指向了一條位元組碼指令的地址） 區域性變量表記憶體大小編譯期間確定，執行期間不會變化。空間衡量我們叫Slot（區域性變數空間）。64位的long和double會佔用2個Slot，其他的資料型別佔用1個Slot。 異常： - StackOverflowError：執行緒請求的棧深度大於虛擬機器允許的深度 - OutOfMemoryError：記憶體不足 ## 1.3 本地方法棧 和虛擬機器棧類似，對應本地方法，`Native`，虛擬機器規範允許語言，使用方式和資料結構不同，有些可能將虛擬機器棧和本地方法棧合併。 異常與虛擬機器棧一致： - StackOverflowError：執行緒請求的棧深度大於虛擬機器允許的深度 - OutOfMemoryError：記憶體不足 ## 1.4 java堆 堆是記憶體管理最大的一塊，執行緒共享。 虛擬機器規範中說，所有的物件例項和陣列都要在堆上分配。但是實際上**不是所有的物件都在堆上分配**，這個和JIT編譯器的發展和逃逸分析技術相關。Why？ // TODO 堆的細分：新生代，老年代，再細分有Eden，From survivor，To survivor等。 堆中也有可能有執行緒私有的區域，分配緩衝區。 物理上可以不連續，但是邏輯上是連續的。 異常： - OutOfMemoryError：記憶體不足 ## 1.5 方法區 名為非堆，但是實際和堆一樣，是執行緒共享的區域，主要存貯以下資訊： - 已被虛擬機器載入的類資訊 - 常量 - 靜態變數 - 即時編譯器編譯後的程式碼 方法區不等於永久代，指示Hotspot虛擬機器將GC分代收集拓展到方法區，也就是用永久代實現了方法區，而其他的虛擬機器不一定，不是固定的。JDK1.7將永久代的字串常量移出了。 方法區回收垃圾的效果不是很好，可以選擇不回收，虛擬機器可以決定，當然也可能發生記憶體洩漏。 異常： - OutOfMemoryError：記憶體分配異常 ### 1.5.1 執行時常量池 執行時常量池時方法區的一部分，但是不是全部，`Class`檔案主要包括： - 類的版本 - 欄位 - 方法 - 介面 - 常量池，存放編譯產生的字面量和符號引用，一般除了描述Class檔案的符號引用，還有直接引用也在裡面。是動態的，執行時可以產生，比如String.intern()方法。 異常： - OutOfMemoryError：記憶體分配異常 # （二）直接記憶體 不是虛擬機器執行時資料區，也不是規範規定的區域，但是使用頻繁且可能會有OutOfMemoryError：記憶體分配異常出現。 比如，NIO（1.4）基於Channel與Buffer的I/O，可以用Native函式直接分配堆外記憶體，通過儲存在Java堆中的DirectByteBuffer物件作為引用來操作，提高效能，不需要Java堆和Native堆都來回複製資料。 直接記憶體受物理的記憶體，或者處理器定址空間之類的限制。 本文系JVM學習相關筆記，整理來自周志明老師的《深入理解Java虛擬機器》，無比欽佩，強烈推薦！ **【作者簡介】**： 秦懷，公眾號【**秦懷雜貨店**】作者，技術之路不在一時，山高水長，縱使緩慢，馳而不息。這個世界希望一切都很快，更快，但是我希望自己能走好每一步，寫好每一篇文章，期待和你們一起交流。 此文章僅代表自己（本菜鳥）學習積累記錄，或者學習筆記，如有侵權，請聯絡作者核實刪除。人無完人，文章也一樣，文筆稚嫩，在下不才，勿噴，如果有錯誤之處，還望指出，感激不盡~ ![](https://markdownpicture.oss-cn-qingdao.aliyuncs.com/blog/202010120008