深入理解java虚拟-自动内存管理机制

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java内存区域与内存溢出异常

1.概述

对于从事C、C++的程序开发的开发人员来说,在内存管理领域,他们既是拥有最高权利的“皇帝”又是从事最基础工作的“劳动人民”——既拥有每个对象的“所有权”,又担负着每个对象生命开始到终结的维护责任。

对于java程序员来说,在虚拟机自动内存管理机制的帮助下,不再需要为每一个new操作去写配对的delete/free代码,不容易出现内存泄漏和内存溢出问题,由虚拟机管理内存这一切看起来都很美好。不过,也是正因为java程序员把内存控制的权利交给java虚拟机,一旦出现内存泄漏和溢出方面的问题,如果不了解虚拟机是怎样使用内存的,那么排查错误将会成为一项异常艰难的工作。

首先从概念上介绍java虚拟机内存的各个区域,讲解这些区域的作用、服务对象以及其中可能产生的问题,这是翻越虚拟机内存管理这堵围墙的第一步。

程序计数器

程序计数器(Program Counter Register)是一块较小的内存空间,它可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。在虚拟机的概念模型里(仅是概念模型,各种虚拟机可能会通过一些更高效的方式去实现),字节码解释器工作时就是通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令,分支,循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。

由于java虚拟机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,在任何一个确定的时刻,一个处理器(对于多核处理器来说是一个内核)都只会执行一条线程的指令。因此,为了线程切换后恢复到正确的执行位置,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,我们称这类内存区域为“线程私有”的内存。

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。此内存区域是唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。