一、内存溢出类型
1、java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
JVM管理两种类型的内存，堆和非堆。堆是给开发人员用的上面说的就是，是在JVM启动时创建；非堆是留给JVM自己用的，用来存放类的信息的。它和堆不同，运行期内GC不会释放空间。如果web app用了大量的第三方jar或者应用有太多的class文件而恰好MaxPermSize设置较小，超出了也会导致这块内存的占用过多造成溢出，或者tomcat热部署时侯不会清理前面加载的环境，只会将context更改为新部署的，非堆存的内容就会越来越多。
PermGen space的全称是Permanent Generation space,是指内存的永久保存区域，这块内存主要是被JVM存放Class和Meta信息的,Class在被Loader时就会被放到PermGen space中，它和存放类实例(Instance)的Heap区域不同,GC(Garbage Collection)不会在主程序运行期对PermGen space进行清理，所以如果你的应用中有很CLASS的话,就很可能出现PermGen space错误，这种错误常见在web服务器对JSP进行pre compile的时候。如果你的WEB APP下都用了大量的第三方jar, 其大小超过了jvm默认的大小(4M)那么就会产生此错误信息了。&一个最佳的配置例子：(经过本人验证，自从用此配置之后，再未出现过tomcat死掉的情况)
set JAVA_OPTS=-Xms800m -Xmx800m -XX:PermSize=128M -XX:MaxNewSize=256m -XX:MaxPermSize=256m
2、java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
第一种情况是个补充，主要存在问题就是出现在这个情况中。其默认空间(即-Xms)是物理内存的1/64，最大空间(-Xmx)是物理内存的1/4。如果内存剩余不到40％，JVM就会增大堆到Xmx设置的值，内存剩余超过70％，JVM就会减小堆到Xms设置的值。所以服务器的Xmx和Xms设置一般应该设置相同避免每次GC后都要调整虚拟机堆的大小。假设物理内存无限大，那么JVM内存的最大值跟操作系统有关，一般32位机是1.5g到3g之间，而64位的就不会有限制了。
注意：如果Xms超过了Xmx值，或者堆最大值和非堆最大值的总和超过了物理内存或者操作系统的最大限制都会引起服务器启动不起来。
垃圾回收GC的角色
JVM调用GC的频度还是很高的，主要两种情况下进行垃圾回收：
当应用程序线程空闲；另一个是java内存堆不足时，会不断调用GC，若连续回收都解决不了内存堆不足的问题时，就会报out of memory错误。因为这个异常根据系统运行环境决定，所以无法预期它何时出现。
根据GC的机制，程序的运行会引起系统运行环境的变化，增加GC的触发机会。
为了避免这些问题，程序的设计和编写就应避免垃圾对象的内存占用和GC的开销。显示调用System.GC()只能建议JVM需要在内存中对垃圾对象进行回收，但不是必须马上回收，
一个是并不能解决内存资源耗空的局面，另外也会增加GC的消耗。
二、JVM内存区域组成
简单的说java中的堆和栈
java把内存分两种：一种是栈内存，另一种是堆内存
1。在函数中定义的基本类型变量和对象的引用变量都在函数的栈内存中分配；
2。堆内存用来存放由new创建的对象和数组
在函数（代码块）中定义一个变量时，java就在栈中为这个变量分配内存空间，当超过变量的作用域后，java会自动释放掉为该变量所分配的内存空间；在堆中分配的内存由java虚拟机的自动垃圾回收器来管理
堆的优势是可以动态分配内存大小，生存期也不必事先告诉编译器，因为它是在运行时动态分配内存的。缺点就是要在运行时动态分配内存，存取速度较慢；
栈的优势是存取速度比堆要快，缺点是存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的无灵活性。
java堆分为三个区：New、Old和Permanent
GC有两个线程：
新创建的对象被分配到New区，当该区被填满时会被GC辅助线程移到Old区，当Old区也填满了会触发GC主线程遍历堆内存里的所有对象。Old区的大小等于Xmx减去-Xmn
java栈存放
栈调整：参数有+UseDefaultStackSize -Xss256K，表示每个线程可申请256k的栈空间
每个线程都有他自己的Stack
三、JVM如何设置虚拟内存
提示：在JVM中如果98％的时间是用于GC且可用的Heap size 不足2％的时候将抛出此异常信息。
提示：Heap Size 最大不要超过可用物理内存的80％，一般的要将-Xms和-Xmx选项设置为相同，而-Xmn为1/4的-Xmx值。
提示：JVM初始分配的内存由-Xms指定，默认是物理内存的1/64；JVM最大分配的内存由-Xmx指定，默认是物理内存的1/4。
默认空余堆内存小于40%时，JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制；空余堆内存大于70%时，JVM会减少堆直到-Xms的最小限制。因此服务器一般设置-Xms、-Xmx相等以避免在每次GC 后调整堆的大小。
提示：假设物理内存无限大的话，JVM内存的最大值跟操作系统有很大的关系。
简单的说就32位处理器虽然可控内存空间有4GB,但是具体的操作系统会给一个限制，
这个限制一般是2GB-3GB（一般来说Windows系统下为1.5G-2G，Linux系统下为2G-3G），而64bit以上的处理器就不会有限制了
提示：注意：如果Xms超过了Xmx值，或者堆最大值和非堆最大值的总和超过了物理内存或者操作系统的最大限制都会引起服务器启动不起来。
提示：设置NewSize、MaxNewSize相等，"new"的大小最好不要大于"old"的一半，原因是old区如果不够大会频繁的触发"主" GC ，大大降低了性能
JVM使用-XX:PermSize设置非堆内存初始值，默认是物理内存的1/64；
由XX:MaxPermSize设置最大非堆内存的大小，默认是物理内存的1/4。
解决方法：手动设置Heap size
修改TOMCAT_HOME/bin/catalina.bat
在&echo "Using CATALINA_BASE: $CATALINA_BASE"&上面加入以下行：
JAVA_OPTS="-server -Xms800m -Xmx800m -XX:MaxNewSize=256m"
四、性能检查工具使用
定位内存泄漏：
JProfiler工具主要用于检查和跟踪系统（限于Java开发的）的性能。JProfiler可以通过时时的监控系统的内存使用情况，随时监视垃圾回收，线程运行状况等手段，从而很好的监视JVM运行情况及其性能。
1. 应用服务器内存长期不合理占用，内存经常处于高位占用，很难回收到低位；
2. 应用服务器极为不稳定，几乎每两天重新启动一次，有时甚至每天重新启动一次；
3. 应用服务器经常做Full GC(Garbage Collection)，而且时间很长，大约需要30-40秒，应用服务器在做Full GC的时候是不响应客户的交易请求的，非常影响系统性能。
因为开发环境和产品环境会有不同，导致该问题发生有时会在产品环境中发生，通常可以使用工具跟踪系统的内存使用情况，在有些个别情况下或许某个时刻确实是使用了大量内存导致out of memory，这时应继续跟踪看接下来是否会有下降，
如果一直居高不下这肯定就因为程序的原因导致内存泄漏。
五、不健壮代码的特征及解决办法
1、尽早释放无用对象的引用。好的办法是使用临时变量的时候，让引用变量在退出活动域后，自动设置为null，暗示垃圾收集器来收集该对象，防止发生内存泄露。
对于仍然有指针指向的实例，jvm就不会回收该资源,因为垃圾回收会将值为null的对象作为垃圾，提高GC回收机制效率；
2、我们的程序里不可避免大量使用字符串处理，避免使用String，应大量使用StringBuffer，每一个String对象都得独立占用内存一块区域；
String str = "aaa";
String str2 = "bbb";
String str3 = str + str2;//假如执行此次之后str ,str2以后再不被调用,那它就会被放在内存中等待Java的gc去回收,程序内过多的出现这样的情况就会报上面的那个错误,建议在使用字符串时能使用StringBuffer就不要用String,这样可以省不少开销；
3、尽量少用静态变量，因为静态变量是全局的，GC不会回收的；
4、避免集中创建对象尤其是大对象，JVM会突然需要大量内存，这时必然会触发GC优化系统内存环境；显示的声明数组空间，而且申请数量还极大。
这是一个案例想定供大家警戒
使用jspsmartUpload作文件上传,运行过程中经常出现java.outofMemoryError的错误，
检查之后发现问题：组件里的代码
m_totalBytes = m_request.getContentLength();
m_binArray = new byte[m_totalBytes];
问题原因是totalBytes这个变量得到的数极大，导致该数组分配了很多内存空间，而且该数组不能及时释放。解决办法只能换一种更合适的办法，至少是不会引发outofMemoryError的方式解决。参考：
5、尽量运用对象池技术以提高系统性能；生命周期长的对象拥有生命周期短的对象时容易引发内存泄漏，例如大集合对象拥有大数据量的业务对象的时候，可以考虑分块进行处理，然后解决一块释放一块的策略。
6、不要在经常调用的方法中创建对象，尤其是忌讳在循环中创建对象。可以适当的使用hashtable，vector 创建一组对象容器，然后从容器中去取那些对象，而不用每次new之后又丢弃
7、一般都是发生在开启大型文件或跟数据库一次拿了太多的数据，造成 Out Of Memory Error 的状况，这时就大概要计算一下数据量的最大值是多少，并且设定所需最小及最大的内存空间值。
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java（46）
Java内存分配与管理是Java的核心技术之一，之前我们曾介绍过Java的内存管理与内存泄露以及Java垃圾回收方面的知识，今天我们再次深入Java核心，详细介绍一下Java在内存分配方面的知识。一般Java在内存分配时会涉及到以下区域：
　　◆寄存器：我们在程序中无法控制
　　◆栈：存放基本类型的数据和对象的引用，但对象本身不存放在栈中，而是存放在堆中（new 出来的对象）
　　◆堆：存放用new产生的数据
　　◆静态域：存放在对象中用static定义的静态成员
　　◆常量池：存放常量
　　◆非RAM存储：硬盘等永久存储空间
Java内存分配中的栈
　　在函数中定义的一些基本类型的变量数据和对象的引用变量都在函数的栈内存中分配。
　　当在一段代码块定义一个变量时，Java就在栈中 为这个变量分配内存空间，当该变量退出该作用域后，Java会自动释放掉为该变量所分配的内存空间，该内存空间可以立即被另作他用。栈中的数据大小和生命周期是可以确定的，当没有引用指向数据时，这个数据就会消失。
Java内存分配中的堆
　　堆内存用来存放由new创建的对象和数组。 在堆中分配的内存，由Java虚拟机的自动垃圾回收器来管理。
　　在堆中产生了一个数组或对象后，还可以 在栈中定义一个特殊的变量，让栈中这个变量的取&#20540;等于数组或对象在堆内存中的首地址，栈中的这个变量就成了数组或对象的引用变量。& 引用变量就相当于是 为数组或对象起的一个名称，以后就可以在程序中使用栈中的引用变量来访问堆中的数组或对象。引用变量就相当于是为数组或者对象起的一个名称。
　　引用变量是普通的变量，定义时在栈中分配，引用变量在程序运行到其作用域之外后被释放。而数组和对象本身在堆中分配，即使程序 运行到使用 new 产生数组或者对象的语句所在的代码块之外，数组和对象本身占据的内存不会被释放，数组和对象在没有引用变量指向它的时候，才变为垃圾，不能在被使用，但仍 然占据内存空间不放，在随后的一个不确定的时间被垃圾回收器收走（释放掉）。这也是 Java 比较占内存的原因。
　　实际上，栈中的变量指向堆内存中的变量，这就是Java中的指针！&
　　Java的堆是一个运行时数据区,类的(对象从中分配空间。这些对象通过new、newarray、 anewarray和multianewarray等指令建立，它们不需要程序代码来显式的释放。堆是由垃圾回收来负责的，堆的优势是可以动态地分配内存 大小，生存期也不必事先告诉编译器，因为它是在运行时动态分配内存的，Java的垃圾收集器会自动收走这些不再使用的数据。但缺点是，由于要在运行时动态 分配内存，存取速度较慢。
　　栈的优势是，存取速度比堆要快，仅次于寄存器，栈数据可以共享。但缺点是，存在栈中的数据大小与生存期必须是 确定的，缺乏灵活性。栈中主要存放一些基本类型的变量数据（int, short, long, byte, float, double, boolean, char）和对象句柄(引用)。
&&&&&& 栈有一个很重要的特殊性，就是存在栈中的数据可以共享。假设我们同时定义：
　　Java代码
　　int a = 3;
　　int b = 3;
　　编译器先处理int a = 3；首先它会在栈中创建一个变量为a的引用，然后查找栈中是否有3这个&#20540;，如果没找到，就将3存放进来，然后将a指向3。接着处理int b = 3；在创建完b的引用变量后，因为在栈中已经有3这个&#20540;，便将b直接指向3。这样，就出现了a与b同时均指向3的情况。
　　这时，如果再令 a=4；那么编译器会重新搜索栈中是否有4&#20540;，如果没有，则将4存放进来，并令a指向4；如果已经有了，则直接将a指向这个地址。因此a&#20540;的改变不会影响 到b的&#20540;。
　　要注意这种数据的共享与两个对象的引用同时指向一个对象的这种共享是不同的，因为这种情况a的修改并不会影响到b, 它是由编译器完成的，它有利于节省空间。而一个对象引用变量修改了这个对象的内部状态，会影响到另一个对象引用变量。
1.int i1 = 9; &
2.int i2 = 9; &
3.int i3 = 9; &&
4.public static final int INT1 = 9; &
5.public static final int INT2 = 9; &
6.public static final int INT3 = 9; &
对于成员变量和局部变量：成员变量就是方法外部，类的内部定义的变量；局部变量就是方法或语句块内部定义的变量。局部变量必须初始化。
形式参数是局部变量，局部变量的数据存在于栈内存中。栈内存中的局部变量随着方法的消失而消失。
成员变量存储在堆中的对象里面，由垃圾回收器负责回收。
如以下代码：
1.class BirthDate {&
4.&&&&&&&&
5.&&& public BirthDate(int d, int m, int y) {&
6.&&&&&&& day =&&
7.&&&&&&& month =&&
8.&&&&&&& year =&
10.&&& 省略get,set方法………&
13.public class Test{&
14.&&& public static void main(String args[]){&
15.int date = 9;&
16.&&&&&&& Test test = new Test();&&&&&&&
17.&&&&&&&&&& test.change(date);&&
18.&&&&&&& BirthDate d1= new BirthDate(7,7,1970);&&&&&&&&
19.&&& }&&&
21.&&& public void change1(int i){&
22.&&&&&&& i = 1234;&
23.&&& } &
对于以上这段代码，date为局部变量，i,d,m,y都是形参为局部变量，day，month，year为成员变量。下面分析一下代码执行时候的变化：
1. main方法开始执行：int date = 9;
date局部变量，基础类型，引用和&#20540;都存在栈中。
2. Test test = new Test();
test为对象引用，存在栈中，对象(new Test())存在堆中。
3. test.change(date);
i为局部变量，引用和&#20540;存在栈中。当方法change执行完成后，i就会从栈中消失。
4. BirthDate d1= new BirthDate(7,7,1970);&
d1 为对象引用，存在栈中，对象(new BirthDate())存在堆中，其中d，m，y为局部变量存储在栈中，且它们的类型为基础类型，因此它们的数据也存储在栈中。 day,month,year为成员变量，它们存储在堆中(new BirthDate()里面)。当BirthDate构造方法执行完之后，d,m,y将从栈中消失。
5.main方法执行完之后，date变量，test，d1引用将从栈中消失，new Test(),new BirthDate()将等待垃圾回收。
常量池 (constant pool)
　　常量池指的是在编译期被确定，并被保存在已编译的.class文件中的一些数据。
除了包含代码中所定义的各种基本类型（如int、long等等）和对象型（如String及数组）的常量&#20540;(final)还包含一些以文本形式出现的符号引用，比如：
　　◆类和接口的全限定名；
　　◆字段的名称和描述符；
　　◆方法和名称和描述符。
如果是编译期已经创建好(直接用双引号定义的)的就存储在常量池中，如果是运行期（new出来的）才能确定的就存储在堆中。对于equals相等的字符串，在常量池中永远只有一份，在堆中有多份。
String是一个特殊的包装类数据。可以用：
　　Java代码
　　String str = new String(&abc&);
　　String str = &abc&;
　　两种的形式来创建，第一种是用new()来新建对象的，它会在存放于堆中。每调用一次就会创建一个新的对象。而第二种是先在栈中创建一个对 String类的对象引用变量str，然后通过符号引用去字符串常量池 里找有没有&abc&,如果没有，则将&abc&存放进字符串常量池 ，并令str指向”abc”，如果已经有”abc” 则直接令str指向“abc”。
　　比较类里面的数&#20540;是否相等时，用equals()方法；当测试两个包装类的引用是否指向同一个对象时，用==，下面用例子说明上面的理论。
　　Java代码
　　String str1 = &abc&;
　　String str2 = &abc&;
　　System.out.println(str1==str2); //true
　　可以看出str1和str2是指向同一个对象的。
　　Java代码
　　String str1 =new String (&abc&);
　　String str2 =new String (&abc&);
　　System.out.println(str1==str2); // false
　　用new的方式是生成不同的对象。每一次生成一个。
　　因此用第二种方式创建多个”abc”字符串,在内存中 其实只存在一个对象而已. 这种写法有利与节省内存空间. 同时它可以在一定程度上提高程序的运行速度，因为JVM会自动根据栈中数据的实际情况来决定是否有必要创建新对象。而对于String str = new String(&abc&)；的代码，则一概在堆中创建新对象，而不管其字符串&#20540;是否相等，是否有必要创建新对象，从而加重了程序的负担。
　　另 一方面, 要注意: 我们在使用诸如String str = &abc&；的&#26684;式定义类时，总是想当然地认为，创建了String类的对象str。担心陷阱！对象可能并没有被创建！而可能只是指向一个先前已经创建的 对象。只有通过new()方法才能保证每次都创建一个新的对象。
String常量池问题的几个例子
　　String s0=&kvill&;
　　String s1=&kvill&;
　　String s2=&kv& &#43; &ill&;
　　System.out.println( s0==s1 );
　　System.out.println( s0==s2 );
　　结果为：
分析：首先，我们要知结果为道Java 会确保一个字符串常量只有一个拷贝。
　　因为例子中的 s0和s1中的”kvill”都是字符串常量，它们在编译期就被确定了，所以s0==s1为true；而”kv”和”ill”也都是字符串常量，当一个字 符串由多个字符串常量连接而成时，它自己肯定也是字符串常量，所以s2也同样在编译期就被解析为一个字符串常量，所以s2也是常量池中” kvill”的一个引用。所以我们得出s0==s1==s2；
　　Java代码
　　String s0=&kvill&;
　　String s1=new String(&kvill&);
　　String s2=&kv& &#43; new String(&ill&);
　　System.out.println( s0==s1 );
　　System.out.println( s0==s2 );
　　System.out.println( s1==s2 );
　　结果为：
分析：用new String() 创建的字符串不是常量，不能在编译期就确定，所以new String() 创建的字符串不放入常量池中，它们有自己的地址空间。
s0还是常量池 中&kvill”的应用，s1因为无法在编译期确定，所以是运行时创建的新对象”kvill”的引用，s2因为有后半部分 new String(”ill”)所以也无法在编译期确定，所以也是一个新创建对象”kvill”的应用;明白了这些也就知道为何得出此结果了。
　　String a = &a1&;
　　String b = &a& &#43; 1;
　　System.out.println((a == b)); //result = true&
&&&&&& String a = &atrue&;
　　String b = &a& &#43; &true&;
　　System.out.println((a == b)); //result = true&
&&&&&& &String a = &a3.4&;
　　String b = &a& &#43; 3.4;
　　System.out.println((a == b)); //result = true
分析：JVM对于字符串常量的&&#43;&号连接，将程序编译期，JVM就将常量字符串的&&#43;&连接优化为连接后的&#20540;，拿&a& &#43; 1来说，经编译器优化后在class中就已经是a1。在编译期其字符串常量的&#20540;就确定下来，故上面程序最终的结果都为true。
　　String a = &ab&;
　　String bb = &b&;
　　String b = &a& &#43;
　　System.out.println((a == b)); //result = false
分析：JVM对于字符串引用，由于在字符串的&&#43;&连接中，有字符串引用存在，而引用的&#20540;在程序编译期是无法确定的，即&a& &#43; bb无法被编译器优化，只有在程序运行期来动态分配并将连接后的新地址赋给b。所以上面程序的结果也就为false。
　　String a = &ab&;
　　final String bb = &b&;
　　String b = &a& &#43;
　　System.out.println((a == b)); //result = true
分析：和[4]中唯一不同的是bb字符串加了final修饰，对于final修饰的变量，它在编译时被解析为常量&#20540;的一个本地拷贝存储到自己的常量 池中或嵌入到它的字节码流中。所以此时的&a& &#43; bb和&a& &#43; &b&效果是一样的。故上面程序的结果为true。
　　String a = &ab&;
　　final String bb = getBB();
　　String b = &a& &#43;
　　System.out.println((a == b)); //result = false
　　private static String getBB() {& return &b&;&& }
分析：JVM对于字符串引用bb，它的&#20540;在编译期无法确定，只有在程序运行期调用方法后，将方法的返回&#20540;和&a&来动态连接并分配地址为b，故上面 程序的结果为false。
关于String是不可变的
&&&&&& 通过上面例子可以得出得知：
　　String& s& =& &a& &#43; &b& &#43; &c&;
　　就等价于String s = &abc&;
　　String& a& =& &a&;
　　String& b& =& &b&;
　　String& c& =& &c&;
　　String& s& =&& a& &#43;& b& &#43;&
　　这个就不一样了，最终结果等于：
　　Java代码
　　StringBuffer temp = new StringBuffer();
　　temp.append(a).append(b).append(c);
　　String s = temp.toString();
　　由上面的分析结果，可就不难推断出String 采用连接运算符（&#43;）效率低下原因分析，形如这样的代码：
　　Java代码
　　public class Test {
　　&&&public static void main(String args[]) {
　　&&&& String s =
　　&&&& for(int i = 0; i & 100; i&#43;&#43;) {
　　&&&&&&&& s &#43;= &a&;
　　每做一次 &#43; 就产生个StringBuilder对象，然后append后就扔掉。下次循环再到达时重新产生个StringBuilder对象，然后 append 字符串，如此循环直至结束。如果我们直接采用 StringBuilder 对象进行 append 的话，我们可以节省 N - 1 次创建和销毁对象的时间。所以对于在循环中要进行字符串连接的应用，一般都是用StringBuffer或StringBulider对象来进行 append操作。
　　由于String类的immutable性质,这一说又要说很多，大家只 要知道String的实例一旦生成就不会再改变了，比如说：String str=”kv”&#43;”ill”&#43;” “&#43;”ans”; 就是有4个字符串常量，首先”kv”和”ill”生成了”kvill”存在内存中，然后”kvill”又和” ” 生成 “kvill “存在内存中，最后又和生成了”kvill ans”;并把这个字符串的地址赋给了str,就是因为String的”不可变”产生了很多临时变量，这也就是为什么建议用StringBuffer的原
因了，因为StringBuffer是可改变的。
String中的final用法和理解
　　Java代码
　　final StringBuffer a = new StringBuffer(&111&);
　　final StringBuffer b = new StringBuffer(&222&);
　　a=b;//此句编译不通过
　　final StringBuffer a = new StringBuffer(&111&);
　　a.append(&222&);// 编译通过
　　可见，final只对引用的&&#20540;&(即内存地址)有效，它迫使引用只能指向初始指向的那个对象，改变它的指向会导致编译期错误。至于它所指向的对象 的变化，final是不负责的。
　　栈中用来存放一些原始数据类型的局部变量数据和对象的引用(String,数组.对象等等)但不存放对象内容
　　堆中存放使用new关键字创建的对象.
　　字符串是一个特殊包装类,其引用是存放在栈里的,而对象内容必须根据创建方式不同定(常量池和堆).有的是编译期就已经创建好，存放在字符串常 量池中，而有的是运行时才被创建.使用new关键字，存放在堆中。
参考知识库
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JVM运行时数据区由图所示。
虚拟机将所管理的内存分为以下几个部分：
程序计数器
本地方法区
其中方法区和堆是由所有线程共享的，例如使用ThreadPoolExecutor创建多个线程时，堆与方法区都可以被多个线程读取。如图：
1. 程序计数器
程序计数器是一个概念模型，各种虚拟机可能会通过一些更高效的方式去实现。在概念模型中，通过计数器的值来选取需要执行的指令，分支，循环，跳转，异常处理，线程恢复等基础功能。
学过计算机组成原理的人都会知道在CPU的寄存器中有一个PC寄存器，存放下一条指令地址，这里，虚拟机不使用CPU的程序计数器，自己在内存中设立一片区域来模拟CPU的程序计数器。只有一个程序计数器是不够的，当多个线程切换执行时，那就单个程序计数器就没办法了，虚拟机规范中指出，每一条线程都有一个独立的程序计数器。注意，Java虚拟机中的程序计数器指向正在执行的字节码地址，而不是下一条。
2. Java虚拟机栈
Java虚拟机栈也是线程私有的，虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法执行的时候都会创建一个栈帧（我觉得可以把它看作是一个快照，记录下进入方法前的一些参数，实际上是方法运行时的基础数据结构），用于存放局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。每一个方法从调用直到执行完成的过程都对应着一个栈帧在虚拟机中的入栈到出栈的过程。我们平时把内存分为堆内存和栈内存，其中的栈内存就指的是虚拟机栈的局部变量表部分。局部变量表存放了编译期可以知道的基本数据类型，对象引用，和返回后所指向的字节码的地址。
当递归层次太深时，会引发java.lang.StackOverflowError，这是虚拟机栈抛出的异常。
3. 本地方法栈
在HotSpot虚拟机将本地方法栈和虚拟机栈合二为一，它们的区别在于，虚拟机栈为执行Java方法服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务
这个区域是用来存放对象实例的，几乎所有对象实例都会在这里分配内存，虚拟机规范中讲：所有对象的实例以及数组都要在堆上分配。但是随着JIT（Just-in-time） 编译期的发展与逃逸分析技术逐渐成熟，栈上分配、标量替换优化技术（关于栈上分配和标量替换请参考）将会导致一些微妙的变化发生，所有的对象都分配在堆上也渐渐变得不是那么“绝对”了。堆是Java垃圾收集器管理的主要区域（GC堆），垃圾收集器实现了对象的自动销毁。Java堆可以细分为：新生代和老年代；再细致一点的有Eden空间，From Survivor空间，To Survivor空间等。Java堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可，就像我们的磁盘空间一样。可以通过-Xmx和-Xms控制
方法区也叫永久代。在过去（自定义类加载器还不是很常见的时候），类大多是”static”的，很少被卸载或收集，因此被称为“永久的(Permanent)”。同时，由于类class是JVM实现的一部分，并不是由应用创建的，所以又被认为是“非堆(non-heap)”内存。
永久代也是各个线程共享的区域，它用于存储已经被虚拟机加载过的类信息，常量，静态变量（JDK7中被移到Java堆），及时编译期编译后的代码（类方法）等数据。这里要讲一下运行时常量池，它是方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用（其实就是八大基本类型的包装类型和String类型数据（JDK7中被移到Java堆））。
在JDK1.7中的HotASpot中，已经把原本放在方法区的字符串常量池移出，
将interned String移到Java堆中
将符号Symbols移到native memory（不受GC管理的内存）
从JDK7开始永久代的移除工作，贮存在永久代的一部分数据已经转移到了Java Heap或者是Native Heap。但永久代仍然存在于JDK7，并没有完全的移除：符号引用(Symbols)转移到了字面量(interned strings)转移到了类的静态变量(class statics)转移到了java heap。
public static void main(String[] args)
List&String& list = new ArrayList&String&();
int i = 0;
while (true)
list.add(String.valueOf(i++).intern());
在JDK1.6及以前，我们可以通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize限制方法区大小，从而间接限制其中常量池的容量。
运行结果：
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
可以看到是永久代即方法区抛出的异常，说明JDK1.6及以前字符串常量池在方法区呢。
在JDK1.7中，不会出现上述异常。
当设置JVM参数为-Xmx10M -Xms10M时
抛出异常：
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
可以看到是Java堆发出的异常。
public static void main(String[] args)
String str1 = new StringBuffer("计算机").append("软件").toString();
System.out.println(str1.intern() == str1);
上述代码在JDK1.6中输出的是
因为在JDK1.6中，intern()方法会把首次遇到的字符串实例复制到永久代中，返回的也是永久代中这个字符串实例的引用。而new String是在Java堆中创建对象，固然两者是不同的。
而在JDK1.7中输出的是
永久代在JDK1.8中进行了巨大改变，JDK1.8中移出了永久代，取而代之的是 Metaspace。
在JDK8之前的HotSpot JVM，存放这些”永久的”的区域叫做“永久代(permanent generation)”。永久代是一片连续的堆空间，在JVM启动之前通过在命令行设置参数-XX:MaxPermSize来设定永久代最大可分配的内存空间，默认大小是64M（64位JVM由于指针膨胀，默认是85M）。永久代的垃圾收集是和老年代(old generation)捆绑在一起的，因此无论谁满了，都会触发永久代和老年代的垃圾收集。不过，一个明显的问题是，当JVM加载的类信息容量超过了参数-XX：MaxPermSize设定的值时，应用将会报OOM的错误(32位的JVM默认MaxPermSize是64M，而JDK8里的Metaspace，也可以通过参数-XX:MetaspaceSize 和-XX:MaxMetaspaceSize设定大小，但如果不指定MaxMetaspaceSize的话，Metaspace的大小仅受限于native memory的剩余大小。也就是说永久代的最大空间一定得有个指定值，而如果MaxPermSize指定不当，就会OOM)。
随着JDK8的到来，JVM不再有PermGen。但类的元数据信息（metadata）还在，只不过不再是存储在连续的堆空间上，而是移动到叫做“Metaspace”的本地内存（Native memory）中。
由于类的元数据可以在本地内存(native memory)之外分配,所以其最大可利用空间是整个系统内存的可用空间。这样，你将不再会遇到OOM错误，溢出的内存会涌入到交换空间（swap）。最终用户可以为类元数据指定最大可利用的本地内存空间，JVM也可以增加本地内存空间来满足类元数据信息的存储。
6. 直接内存
直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。但是这部分内存频繁地使用，所以这里也提一下。
在JDK1.4版本中加入了NIO类，引入了基于通道（Channel）与缓冲区（Buffer）的I/O方式，它可以使用Native函数直接分配堆外内存，也就是说通过这种方式，不会在运行时数据区域分配内存，这样就避免了在运行时数据区域来回复制数据，直接调用外部内存。
显然，本机直接内存的分配不会受到Java堆大小的限制，但是，既然是内存，肯定还是会受到本机总内存大小以及处理器寻址空间的限制。
Reference：
1.&/a/1555
2.&/question/
3.&/java-permgen-removed/
4.&/project/java-vm/storage.html
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