Java内存是怎样分配的

一、

1. 有些编程语言编写的程序会直接向操作系统请求内存，而 Java 语言为保证其平台无关性，并不允许程序直接向操作系统发出请求，而是在准备执行程序时由Java虚拟机（JVM）向操作系统请求一定的内存空间，并分配给所执行的程序，这时所请求的内存空间大小称之为初始内存空间。程序执行过程中所需的内存都由Java虚拟机(JVM)从这片内存空间中划分。

2. 当程序所需内存空间超出初始内存空间时，Java 虚拟机会再次向操作系统申请更多的内存供程序使用。

3. 如果Java虚拟机(JVM)已申请的内存达到了规定的最大内存空间，但程序还需要更多的内存，这时会出现内存溢出的错误。

二、

Java程序在运行时(在编译时和内存没有关系)，需要在内存中分配空间。为了提高效率，就对内存空间进行了不同区域的划分，因为每一片区域都有特定的处理数据的方式和内存管理方式，JVM也对自己的内存进行了划分5个区域

堆（Heap）：
- 堆是Java运行时数据区的一部分，用于存放对象实例和数组。它是JVM管理的最大一块内存空间，所有线程共享这一内存区域。
- 堆内存细分为新生代（Young Generation）和老年代（Old Generation）。新生代又包括Eden区和两个Survivor区（S0和S1）。新创建的对象首先被分配在Eden区，当Eden区满时，会触发一次Minor GC（年轻代GC），将存活的对象复制到其中一个Survivor区，并清空Eden区。经过多次Minor GC后，存活的对象会被移动到老年代。
- 堆内存由JVM自动管理，程序员不需要手动分配和释放。当堆内存不足时，JVM会抛出OutOfMemoryError异常。
栈（Stack）：
- 栈是线程私有的，用于存储局部变量、基本数据类型变量的值、对象的引用等。每个方法被调用时，JVM会为该方法在栈中分配一个栈帧（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。
- 当方法执行完毕后，栈帧会被销毁，局部变量等也会被自动释放。栈内存的生命周期与线程同步，每个线程都有自己的栈内存。
方法区（Method Area）：
- 方法区是JVM规范中的定义，用于存储已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数据。
- 在JDK 8及以前，方法区通常被实现为永久代（PermGen space），但在JDK 8及以后版本中，方法区被元空间（Metaspace）所取代。元空间使用本地内存，避免了永久代在Java堆中的内存限制。
- 方法区中的数据被所有线程共享。
本地方法栈（Native Method Stack）：
- 本地方法栈与栈的作用非常相似，主要区别在于本地方法栈是为执行本地方法（Native Method）服务的。本地方法一般是用C/C++编写的，并且被编译为本地代码。
- 与栈一样，本地方法栈也是线程私有的。
程序计数器（Program Counter Register）：
- 程序计数器是线程私有的，用于记录当前线程所执行的字节码的行号指示器。它是一块较小的内存空间，可以看作是当前线程所执行的字节码的行号指示器。
- 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。