Java与C的内存管理区别

在C/C++中，需要使用 delete/free 等函数来手动释放内存；
而在Java中，因为Java采用了 垃圾回收机制，程序猿无需释放内存，由 虚拟机自动管理内存，会较少的出现内存泄漏和溢出的问题。
因此我们需要深入了解虚拟机是如何使用内存的，万一出现内存泄漏和溢出，也方便排查。

运行时的数据区域

Java虚拟机运行时数据区

程序计数器(Program Counter Register)

程序计数器用于记录当前线程 正在执行 的 字节码 指令地址。
计数器通过改变记录的值，来选取下一条要执行的字节码指令，循环、跳转、异常处理、线程恢复等都是通过计数器完成的。每个线程有独立的计数器，互不影响。

虚拟机栈(VM Stack)

虚拟机栈用于记录 执行 的 Java方法。
栈只保存基本数据类型的对象（byte、char、int等）和自定义对象的引用（reference类型，不是对象）
当方法执行时，虚拟机栈会创建一个栈帧(Stack Frame)，用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。 方法的执行过程就是一个栈帧入栈出栈的过程。

Java虚拟机规范中，对该区域规定了两种异常：

• StackOverFlowError：线程请求的栈深度大于虚拟机允许的栈深度时

• OverOfMemoryError：动态扩展的线程无法申请到足够的内存时 （OOM常见情况）

StackOverFlowError示例：通过递归不断增加栈深度，导致栈溢出

public class JVMStacksOverFlowError {
    public int stackLength = 1;    public void JVMStackOverFlowError() {
        stackLength++;
        JVMStackOverFlowError();
    }    public static void main(String[] args) throws Throwable {
        JVMStacksOverFlowError stack = new JVMStacksOverFlowError();        try {            stack.JVMStackOverFlowError();
        } catch (Throwable e) {
            System.out.println("stack length is :" + stack.stackLength);
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果如图所示：

StackOverFlowError

OutOfMemoryError示例：通过不断创建线程来分配栈内存，导致内存不够

public class JVMOutOfMemoryError {    public int threadCount = 0;    public void addNewThread() {        while (true) {
            threadCount++;            new Thread() {                @Override
                public void run() {                    while (true) ;
                }
            }.start();
        }
    }    public static void main(String[] args) throws Throwable {
        JVMOutOfMemoryError ofmeMain = new JVMOutOfMemoryError();        try {
            ofmeMain.addNewThread();
        } catch (Throwable e) {
            System.out.println("thread count is :" + ofmeMain.threadCount);
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果如图所示：

OutOfMemoryError

本地方法栈(Native Method Stack)

本地方法栈用于记录 执行 的 Native方法。
当虚拟机调用本地（native）方法时，虚拟机不会创建新的栈帧，虚拟机栈会保持不变，虚拟机只是简单的动态连接并直接调用相关的本地方法。
如果本地方法接口是c连接模型的话，它的本地方法栈就是c栈。当c程序调用一个c函数时，传递给该函数的参数以相应的顺序压入栈，它的返回值以确定的方式返回给调用方。这就是虚拟机实现中本地方法栈的行为。(本地方法栈说明)
本地方法栈也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

堆(Heap)

堆用于存储 对象实例，管理 垃圾回收。
堆是JVM所管理的内存中最大的一块。

堆内存

根据分代收集算法，堆被分为新生代和老生代。
新生代：Young Generation，主要用来存放新生的对象实例。
老年代：Old Generation/Tenured Generation，主要存放应用程序声明周期长的内存对象实例。

方法区(Method Area)

方法区存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等等。
参见 方法区存储信息

作者：weberweber
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