深入理解java虚拟机学习笔记（一）

Java内存区域模型

Java虚拟机在执行Java程序的过程中，会把它所管理的内存区域划分为若干个不同的数据区域，这些区域一般被称为运行时数据区（Runtime Data Area），也就是我们常说的JVM内存。
运行时数据区通常包括以下这几个部分：

程序计数器(Program Counter Register)

虚拟机栈(VM Stack)

本地方法栈(Native Method Stack)

堆(Heap)

方法区(Method Area)

1. 程序计数器(Program Counter Register)

程序计数器是一块较小的内存空间，它可以看做是当前线程所执行的字节码的行号指示器。字节码解释器在工作时，会通过改变这个计数器的值来取下一条语句指令。每条线程都需要一个独立的程序计数器，各条线程之间计数器互不影响，独立存储，我们称之为线程私有

2.虚拟机栈(VM Stack)

虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时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。每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。与程序计数器一样，虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同
在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常状况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；如果虚拟机可以动态扩展，扩展时无法申请到足够的内存，将会抛出OutOfMemoryError异常
代码示例：

    private static int stackLength = 1;

    private static void stackLeak() {
        stackLength++;
        stackLeak();
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            stackLeak();
        }catch (Throwable e) {
            System.out.println("stack length = " + stackLength);
            throw e;
        }
    }

执行结果：

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
stack length = 7409
	at com.liant.TestError.stackLeak(TestError.java:11)
	at com.liant.TestError.stackLeak(TestError.java:12)
	at com.liant.TestError.stackLeak(TestError.java:12)

3.本地方法栈(Native Method Stack)

本地方法栈的作用与虚拟机栈非常的类似，它们的主要区别是：虚拟机栈是执行Java方法的，而本地方法栈是用来执行native方法的。与虚拟机栈一样，本地方法栈也是线程私有的，并且也会抛出StackOverflowError异常和OutOfMemoryError异常

4.堆(Heap)

Java堆是被所有线程所共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例和数组，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也称作为"GC"堆。如果在堆中没有内存完成对象实例的分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError异常
代码示例：

    public static void main(String[] args) {

        List<Object> list = new ArrayList<>();
        while(true) {
            list.add(new Object());
        }
    }

执行结果：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3210)
	at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3181)

5.方法区(Method Area)

方法区与Java堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即使编译器编译后的代码等数据
运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分，用于存储编译期生成的各种字面量、符号引用，这部分内容将在类加载后进入方法区的运行时常量池中存放
根据Java虚拟机的规定，当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常