浅谈虚拟机内存区

 1. Java 虚拟机内存区概述

我们在编写程序时，经常会遇到OOM(out of Memory)以及内存泄漏等问题。为了避免出现这些问题，我们首先必须对JVM的内存划分有个具体的认识。JVM将内存主要划分为：方法区、虚拟机栈、本地方法栈、堆、程序计数器。

2. Java 虚拟机运行时数据区

2.1. 运行时数据区划分

2.1.1 运行时数据区图

2.1.2 运行时数据区包括

• 方法区(Method Area)
• 虚拟机栈(VM Stack)
• 本地方法栈(Native Method Stack)
• 堆(Heap)
• 程序计算器(Program Counter Register)

2.2. 方法区(Method Area)

2.2.1 方法区的概念

方法区又叫静态区，存放的是已加载的类的基本信息、常量、静态变量等。它是各个线程共享区域。

比方说我们在写Java代码时，每个线程度可以访问同一个类的静态变量对象。由于使用反射机制的原因，虚拟机很难推测哪那个类信息不再使用，因此这块区域的回收很难。

2.2.1.1 静态块和非静态块有什么区别?

• 类(Class)和对象(Object)的区别与联系?
• 为什么静态块中不能使用this、super关键字?
• 为什么java的静态方法可以直接用类名调用?

2.2.2 方法区的特点

线程间共享区域

2.2.3 方法区的异常

对这块区域主要是针对常量池回收，值得注意的是JDK1.7已经把常量池转移到堆里面了。同样，当方法区无法满足内存分配需求时，会抛出OutOfMemoryError。制造方法区内存溢出，注意，必须在JDK1.6及之前版本才会导致方法区溢出，原因后面解释,执行之前，可以把虚拟机的参数-XXpermSize和-XX：MaxPermSize限制方法区大小。

代码清单如下：

public static void printOOM() { 
 List<String> list = new ArrayList<String>(); 
 int i = 0; 
 while (true) { 
 list.add(String.valueOf(i).intern()); 
 } 
} 

输出异常结果：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 
 at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:2245) 
 at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:2219) 
 at java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:242) 
 at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(ArrayList.java:216) 
 at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(ArrayList.java:208) 
 at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:440) 
 at com.vprisk.knowledgeshare.MethodAreExample.main(MethodAreExample.java:15) 
 at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method) 
 at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57) 
 at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43) 
 at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606) 
 at com.intellij.rt.execution.application.AppMain.main(AppMain.java:147) 

备注：网上的例子运行后会抛出java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space异常。

2.2.3.1 关于String的intern()函数

intern()的作用:

如果当前的字符串在常量池中不存在，则放入到常量池中。

上面的代码不断将字符串添加到常量池，最终肯定会导致内存不足，抛出方法区的OOM。解释一下，为什么必须将上面的代码在JDK1.6之前运行。我们前面提到JDK1.7后，把常量池放入到堆空间中，这导致intern()函数的功能不同，代码清单如下：

public static void testInternMethod(){ 
 String str1 =new StringBuilder("hua").append("chao").toString(); 
 System.out.println(str1.intern()==str1); 
 String str2=new StringBuilder("ja").append("va").toString(); 
 System.out.println(str2.intern()==str2); 
} 

在场景jdk6，输出结果：

false , false 

在场景jdk7，输出结果：

true , false 

为什么了?

原因是在JDK1.6中，intern()方法会把首次遇到的字符串实例复制到常量池中，返回的也是常量池中的字符串的引用，而StringBuilder创建的字符串实例是在堆上面，所以必然不是同一个引用，返回false。在JDK1.7中，intern方法不再复制实例，常量池中只保存首次出现的实例的引用，因此intern()返回的引用和由StringBuilder创建的字符串实例是同一个。为什么对str2比较返回的是false呢?这是因为，JVM中内部在加载类的时候，就已经有”java”这个字符串，不符合“首次出现”的原则，因此返回false。

2.2.4 方法区的作用

方法区存放的是类信息、常量、静态变量等，是各个线程共享区域

2.2.5 方法区的运用

通过过设置虚拟机的参数 -XXpermSize 以及 -XX：MaxPermSize 限制方法区大小

2.2.6 方法区的使用场景

2.3. 虚拟机栈(VM Stack)

2.3.1 虚拟机栈的概念

虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：

每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧 (StackFrame)用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被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

2.3.1.1 局部变量表

局部变量表存放了编译器克制的各种基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)、对象引用(Object reference)和字节码指令地址(returnAddress类型)。

2.3.1.1 操作栈

（编辑：晋中站长网）

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