1 關於自動記憶體管理 Java是由jvm來管理記憶體，包括自動分配以及自動回收，因此它不容易出現記憶體泄漏和記憶體溢出問題。 C/C++，由程式員手動管理記憶體，手動完成：使用前申請記憶體，使用後釋放記憶體。 2 運行時數據區域 Java虛擬機在執行Java程式的過程中會把它所管理的記憶體劃分為若幹個不同的數據區 ...
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1 關於自動記憶體管理
- Java是由jvm來管理記憶體，包括自動分配以及自動回收，因此它不容易出現記憶體泄漏和記憶體溢出問題。
- C/C++，由程式員手動管理記憶體，手動完成：使用前申請記憶體，使用後釋放記憶體。
2 運行時數據區域
Java虛擬機在執行Java程式的過程中會把它所管理的記憶體劃分為若幹個不同的數據區域。這些區域有各自的用途，以及創建和銷毀的時間。
Java虛擬機所管理的記憶體 包括以下幾個運行時數據區域：
2.1 程式計數器
- 程式計數器（Program Counter Register）：存儲當前線程所執行的位元組碼指令的記憶體地址。位元組碼解釋器工作時就是通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執行的位元組碼指令。【通過PC來尋找下一條要執行的指令】。
- 程式計數器是線程私有的。cpu通過輪流分配時間片來執行線程，為了線程切換後能恢復到正確的執行位置，顯然每個線程都需要有一個獨立的程式計數器。
- 如果線程正在執行的是一個Java方法，PC記錄的是正在執行的位元組碼指令的地址；如果正在執行的是本地（Native）方法，這個計數器值則應為空。【todo 為什麼本地方法時為空】
2.2 虛擬機棧
- 虛擬機棧描述的是Java方法執行的線程記憶體模型：每個方法被執行的時候，jvm會同步創建一個棧幀[後續章節詳解]（Stack Frame）用於存儲局部變數表、操作數棧、動態連接、方法出口等信息。
- 虛擬機棧也是線程私有的，它的生命周期與線程相同。
2.2.1 局部變數表
JDK8之前，對jvm記憶體的認知只停留在：堆記憶體（Heap）和棧記憶體（Stack），而“棧”通常就是指這裡講的虛擬機棧，或者更多的情況下只是指虛擬機棧中局部變數表部分。
- 局部變數表存儲：基本數據類型（八種：boolean、byte、char、short、int、 float、long、double）、對象引用（可能是一個指向對象起始 地址的引用指針）和returnAddress 類型（指向了一條位元組碼指令的地址）。
- 局部變數表所需的記憶體空間在編譯期間完成分配，當進入一個方法時，這個方法需要在棧幀中分配多大的局部變數空間是完全確定 的，在方法運行期間不會改變局部變數表的大小。【這裡的大小僅值變數槽的數量】
- 局部變數表以局部變數槽（Slot）來存儲數據，其中64位長度的long和 double類型的數據會占用兩個變數槽，其餘的數據類型只占用一個。（通常一個槽占據N個位元組，N大小由不同的虛擬機實現決定）。
關於棧的記憶體數據分析，在後續章節中會有更深入分析，在本節中這裡僅引入概念。
2.2.2 操作數棧
關於方法調用時的進棧跟出棧的原理，在《深入理解電腦系統》系列筆記的後續章節中會進行總結。
2.3 本地方法棧
- 本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機棧作用是非常相似的，其區別隻是虛擬機棧為虛擬機執行Java方法（也就是位元組碼）服務，而本地方法棧則是為虛擬機使用到的本地（Native） 方法服務。
- 線程私有的。
2.4 堆
- Java堆（Java Heap）存儲對象的實例。
- Java堆是線程共用的，且比較大的一塊記憶體區域，在虛擬機啟動時創建。
- Java堆既可以被實現成固定大小的，也可以是可擴展的，不過當前主流的Java虛擬機都是按照可擴展來實現的（通過參數-Xmx和-Xms設定）。
- 可彈性伸縮，但不會超過設定的最大容量，如果在Java堆中沒有記憶體完成實例分配，並且堆也無法再 擴展時，Java虛擬機將會拋出OutOfMemoryError異常
- Java堆可以處於物理上不連續的記憶體空間中，但在邏輯上它應該 被視為連續的。
2.5 方法區
- 方法區存儲已被虛擬機載入的class的類型信息、常量、靜態變數、即時編譯器編譯後的代碼緩存等數據。
- 方法區是線程共用。
- 方法區不需要連續的記憶體、可以選擇固定大小或者可擴展，甚至還可以選擇不實現垃圾收集（因為這部分記憶體通常不滿足回收條件）
- 方法區無法滿足新的記憶體分配需求時，將拋出 OutOfMemoryError異常。
2.5.1 運行時常量池
- 存放編譯期生成的各種字面量與符號引用
- 運行時常量池（Runtime Constant Pool）是方法區的一部分
3 直接記憶體
- 首先，直接記憶體（Direct Memory）並不是虛擬機運行時數據區的一部分，也不是《Java虛擬機規範》中 定義的記憶體區域
- 它可能導致OutOfMemoryError異常出現，有必要瞭解。
在JDK 1.4中新加入了NIO（New Input/Output）類，引入了一種基於通道（Channel）與緩衝區 （Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函數庫直接分配堆外記憶體，然後通過一個存儲在Java堆裡面的 DirectByteBuffer對象作為這塊記憶體的引用進行操作。這樣能在一些場景中顯著提高性能，因為避免了 在Java堆和Native堆中來回覆制數據。
顯然，本機直接記憶體的分配不會受到Java堆大小的限制，但是，既然是記憶體，則肯定還是會受到 本機總記憶體（包括物理記憶體、SWAP分區或者分頁文件）大小以及處理器定址空間的限制，一般服務 器管理員配置虛擬機參數時，會根據實際記憶體去設置-Xmx等參數信息，但經常忽略掉直接記憶體，使得 各個記憶體區域總和大於物理記憶體限制（包括物理的和操作系統級的限制），從而導致動態擴展時出現 OutOfMemoryError異常。
關於記憶體的深入瞭解，在《深入理解電腦系統》系列筆記的後續章節中會進行總結。
4 總結
Java記憶體區域及其數據類別概覽：
