JVM知识点汇总

java内存

1、java虚拟机内存包括哪些区域？

  虚拟机所管理的内存包含一下几个运行时数据区域

1. 程序计数器
   
   1. 线程私有
      
   2. 如果正在执行Java方法，则记录正在执行的字节码指令的地址，如果正在执行的是Native方法，计数器的值为空。
      
   3. 此区域不会产生OutOfMemoryError异常。
2. java虚拟机栈
   
   1. 线程私有
      
   2. 虚拟机栈描述的是java方法执行的内存模型：每个方法的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口信息。（局部变量表存放编译期间可知的8种基本数据类型、reference类型和returnAddress类型，局部变量表在编译期间完成分配，不会改变）
      
   3. 如果线程请求栈深度超过虚拟机允许的深度产生StackOverflowError异常，如果虚拟机展可以动态扩展，扩展是无法申请到足够的内存产生OutOfMemoryError异常
3. 本地方法栈
   
   1. 线程私有
      
   2. 本地方法栈的作用和java虚拟机栈类似，区别在于本地方法栈为Native方法服务
      
   3. 和Java虚拟机栈一样，会产生StackOverflowError异常和OutOfMemoryError异常
4. java堆
   
   1. 线程共享
      
   2. 几乎所有的对象实例和数组都在对上分配。
      
   3. 如果没有内存完成实例分配，并且堆无法再扩展时，产生OutOfMemoryError异常
5. 方法区
   
   1. 线程共享
      
   2. 方法区存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、JIT编译后的代码数据等
      
   3. 当方法去无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常
6. 运行时常量池
   
   1. 线程共享
      
   2. 运行时常量池是方法区的一部分，存放编译器生成的各种字面量和符号引用。运行期间也可以将新的常量放入常量池
      
   3. 当常量池无法申请内存时会产生OutOfMemoryError异常
7. 直接内存
   1. 线程共享
      
   2. 不属于虚拟机运行时数据区，是通过Native函数库直接分配的对外内存，并且可以通过java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。
      
   3. 不受java堆大小限制，但是直接内存占用过多导致，java堆没有足够的空间扩展，也会产生OutOfMemoryError异常
      

Java对象的创建、布局和访问？

1. 对象创建过程
   
   1. 当遇到new指令时，先检查new指令的参数能否在常量池中定位到一个类的符号引用，并检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化（）。如果没有，必须先执行类加载过程。
      
   2. 类加载检查通过后，虚拟机为对象分配内存。
      
      1. 不同的收集器会使用不同的分配方法。
         
      2. 通过CAS或者TLAB防止线程竞争
   3. 内存分配完成后，将内存空间都初始化为零值（不包括对象头）。
      
   4. 将类的元数据信息、对象的哈希码、对象的GC年龄、锁标志等信息添加到对象头中。
      
   5. 最后执行方法完成实例初始化。
2. 对象布局
   
   1. 对象头
      
   2. 实例数据
      
   3. 对齐填充
      
3. 对象访问定位
   
   1. 句柄访问
      
      1. 在Java堆中分配一部分内存作为句柄池，reference存放指向句柄池的地址，句柄存放对象实例的指针和对象类型数据的指针。
         
   2. 直接访问
      
      1. reference存放指向对象实例数据的指针，对象实例数据需要需要保存对象类型数据的指针。
         

内存溢出实践

1. java堆溢出
   
     Java堆用于存储对象实例，所以不断创建对象，并且保证对象GC Roots可达。

public class HeepOOM {
	
	static class OOMObject {
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		List list = new ArrayList<>();
		while (true) {
			list.add(new OOMObject());
		}
	}

}

2. 虚拟机栈和本地方法栈溢出
     

public class JavaVMStackSOF {
	private int stackLength = 1;
	
	private void stackLeak() {
		stackLength++;
		stackLeak();
	}
	
	public static void main(String[] args) throws Throwable{
		JavaVMStackSOF oom = new JavaVMStackSOF();
		try {
			oom.stackLeak();
		} catch (Throwable e) {
			System.out.println("stack length : " + oom.stackLength);
			throw e;
		}
	}
}

3. 方法区溢出
     方法区用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、JIT编译后的代码等。由于在Java1.8中没有永久代，方法区中的各种数据都被分散到Java堆、Native堆和元空间，其中类信息被放到元空间。下面通过代码观察元空间溢出。

import java.lang.reflect.Method;
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;

public class JavaMethodAreaOOM {

	public static void main(String[] args) {
		while (true) {
			Enhancer enhancer = new Enhancer();
			enhancer.setSuperclass(OOMObject.class);
			enhancer.setUseCache(false);
			enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
				@Override
				public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
					return proxy.invokeSuper(obj, args);
				}
			});
			enhancer.create();
		}
	}
	static class OOMObject {
	}

4. 运行时常量池溢出
   
     运行时常量池用于存放一些字面量和符号引用。在Java1.8中字面量被存放到Java堆中，符号引用被放到Native堆中。另外字符串常量池也在Java堆中。