java---《深入理解java虚拟机》第二章【java内存区域与内存溢出异常】阅读笔记

1.程序计数器

       它是一块较小的内存空间，它的作用可以看成是当前线程所执行的字节码的行号指示器。由于java虚拟机是的多线程是通过线程轮流切换并分配处理器执行时间的方式来实现的，在任何一个时刻，一个处理器（对于多核处理器来说就是一个内核）只会执行一条线程中的指令。因此，为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间的计数器互不影响，独立存储，称这类内存区域为“线程私有内存”。

    如果线程正在执行的是一个java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是Native方法，这个计数器值则为空（Undefined）。此内存区域是唯一一个在java虚拟机规范中吗没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

PS：什么是Native方法？（摘自网络）

Java不是完美的，Java的不足除了体现在运行速度上要比传统的C++慢许多之外，Java无法直接访问到操作系统底层（如系统硬件等)，为此Java使用native方法来扩展Java程序的功能。

native关键字说明其修饰的方法是一个原生态方法，方法对应的实现不是在当前文件，而是在用其他语言（如C和C++）实现的文件中。Java语言本身不能对操作系统底层进行访问和操作，但是可以通过JNI接口调用其他语言来实现对底层的访问。

JNI是Java本机接口（Java Native Interface），是一个本机编程接口，它是Java软件开发工具箱（Java Software Development Kit，SDK）的一部分。JNI允许Java代码使用以其他语言编写的代码和代码库。Invocation API（JNI的一部分）可以用来将Java虚拟机（JVM）嵌入到本机应用程序中，从而允许程序员从本机代码内部调用Java代码。

不过，对Java外部的调用通常不能移植到其他平台，在applet中还可能引发安全异常。实现本地代码将使您的Java应用程序无法通过100%纯Java测试。但是，如果必须执行本地调用，则要考虑几个准则：

（1）.将您的所有本地方法都封装到一个类中，这个类调用单个的DLL。对每一种目标操作系统平台，都可以用特定于适当平台的版本的DLL。这样可以将本地代码的影响减少到最小，并有助于将以后所需要的移植问题考虑在内。

（2）.本地方法尽量简单。尽量使您的本地方法对第三方（包括Microsoft）运行时DLL的依赖减少到最小。使您的本地方法尽量独立，以将加载您的DLL和应用程序所需的开销减少到最小。如果需要运行时DLL，必须随应用程序一起提供。

JNI的书写步骤如下：

a.编写带有native声明的方法的Java类

b.使用javac命令编译编写的Java类

c.使用java -jni ****来生成后缀名为.h的头文件

d.使用其他语言（C、C++）实现本地方法

e.将本地方法编写的文件生成动态链接库

2.java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）

       与程序计数器一样，java虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。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创建一个栈帧（Stack Frame：栈帧是方法运行期的基础数据结构）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，就对应一个栈帧在虚拟机中从入栈到出站的过程。

      我们平时所说的将内存区分为堆和栈是一种比较粗糙的说法。实际上，java内存的划分是非常复杂的。我们大多数程序员最关注的、与内存分配关系最密切的内存区域就是堆和栈。其中栈就是虚拟机栈，或者说是虚拟机栈中的局部变量表部分。

       局部变量表存放了编译期可知的各种（八大）基本数据类型（boolean/byte/char/short/int/float/double/long）、对象引用（reference类型，它不等同于对象本身，根据不同的虚拟基实现，它可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置）和returnAddress类型（指向一条字节码指令的地址）。

      局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在震中分配多大的局部变量空间是完全确定的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

      在java虚拟机规范中，对java虚拟机栈规定了两种异常情况：（1）如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverFlow异常；（2）如果虚拟机栈可以动态扩展（当前大部分的java虚拟机都可动态扩展，只不过java虚拟机规范中也允许固定长度的java虚拟机栈），当扩展时，无法申请到足够长度的内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

3.本地方法栈（Native Method Stacks）

          本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈中这是为虚拟机使用到的Native方法服务。有的虚拟机直接将虚拟机栈和本地方法栈合二为一，与虚拟机栈一样，本地方法栈也会抛出OverStackFlow和OutOfMemoryError。

4.java堆

   java堆是java虚拟机所管理的内存中最大的一块。java堆是被所有线程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，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。这一点在Java虚拟机规范中是这样描述的：所有的对象实例及数组都要在堆上分配，但是随着JIT编译器（Just-In-Time Compiler：即时编译器）的发展与逃逸分析技术详解逃逸分析技术的逐渐成熟，栈上分配、标量替换优化技术将会导致一些微妙的变化发生，所有的对象实例都分配在对上的这一说法也变得不是那么“绝对”了。

剩下的还有关于方法区和运行时常量池的解析，在这里不多说了，请参考另一篇博客《深入理解Java虚拟机》阅读笔记-思维导图。