1. java内存区域与运行内存异常

1.1 运行时数据区域

转自https://blog.csdn.net/qq_41701956/article/details/81664921

1.1.1 程序计数器

程序计数器（Program Counter Register）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，用于指示下一条需要执行的字节码指令的行号。它是线程私有的，即每条线程都有一个独立的程序技术器，各条线程之间的计数器互不影响。
如果线程正在执行的是一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址；如果正在执行的是Native方法，这个计数器值则为空（Undefined）。此内存区域是唯一一个在Java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域。

1.1.2 Java虚拟机栈

JVM为每个线程单独分配一个Java虚拟机栈，即线程私有。Java虚拟机栈为每个方法划分栈帧（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。每一个方法从调用至完成的过程，就对应一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。
局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型、对象引用和returnAddress类型。其中64位长度的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间（Slot），其余的数据类型只占用1个。对于数据空间的分配是在编译期完成，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。
在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常状况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常：如果虚拟机栈可以动态扩展，且扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常。

1.1.3 本地方法栈

区别于 Java 虚拟机栈的是，Java 虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法(也就是字节码)服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的 Native 方法服务。也会有 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 异常。

1.1.4 方法区

方法区（Method Area）是各个线程共享的内存区域，它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。方法区并不是一个实际存在的区，它更像是一个概念，用来区别于堆。如果硬给方法区划分出一个内存范围，它类似与堆中的“永久代”，也有叫元空间（MetaData）。

图片.png

1.1.5 堆

对于大多数应用来说，Java堆（Java Heap）是Java虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。Java堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称为“GC 堆”（GarbageCollected Heap）。Java堆中可以细分为新生带和老年带：再细致一点分为Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间。

1.1.6 运行时常量池

运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。运行时常量池相对与Class文件常量池的一个重要特征是具备动态性，Java语言并不要求常量一定只有编译期才能产生，运行期间也可能将新的常量放入池中。当常量池无法再申请到内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

1.2 HotSpot虚拟机对象探秘

1.2.1 对象的创建

虚拟机执行一条new指令时，首先将去检查这个指令的参数是否能在常量池中定位到一个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。如果没有，那必须先执行相应的类加载过程。在类加载检查通过后，虚拟机将为新生对象分配内存，对象所需内存的大小在类加载完成后便可完全确定。然后，将分配到的内存空间都初始化为零值。接下来，虚拟机对对象进行必要的设置，例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到类的元数据信息、对象的哈希码、对象的GC分代年龄等信息。最后执行init方法，把对象按程序员的医院进行初始化。

1.2.2 对象访问的定位

目前的访问方式有使用句柄和直接指针两种。
1.如果使用句柄访问的话，那么Java堆中将会划分出一块内存来作为句柄池，fegerence中存储的就是对象的句柄地址，而句柄中包含了对象实例数据与类型数据各自的具体地址信息。
2.如果使用直接指针访问，那么Java堆对象中的布局就必须考虑如何放置访问类型数据的相关信息，而reference中存储的直接就是对象地址。

面试题

1. 内存溢出的原因是什么？

内存溢出是由于没被引用的对象（垃圾）过多造成JVM没有及时回收，造成的内存溢出。如果出现这种现象可行代码排查：

程序中的类中和引用变量过多使用了Static修饰如public staitc Student s；在类中的属性中使用 static修饰的最好只用基本类型或字符串。如public static int i = 0; //public static String str;
程序中使用了大量的递归或无限递归（递归中用到了大量的建新的对象）
程序中使用了大量循环或死循环（循环中用到了大量的新建的对象）
程序是否使用了向数据库查询所有记录的方法。即一次性全部查询的方法，如果数据量超过10万多条了，就可能会造成内存溢出。所以在查询时应采用“分页查询”。
检查是否有数组，List，Map中存放的是对象的引用而不是对象，因为这些引用会让对应的对象不能被释放。会大量存储在内存中。
检查是否使用了“非字面量字符串进行+”的操作。因为String类的内容是不可变的，每次运行"+"就会产生新的对象，如果过多会造成新String对象过多，从而导致JVM没有及时回收而出现内存溢出。

如


String s2 = "is";

String s3 = "xuwei";

String str = s1 + s2 + s3 +.........;

这是会容易造成内存溢出的。
但是String str = "My name" + " is " + " xuwei" + " nice " + " to " + " meet you";这种就不会造成内存溢出。因为这是”字面量字符串“，在运行"+"时就会在编译期间运行好。不会按照JVM来执行的。

在使用String,StringBuffer,StringBuilder时，如果是字面量字符串进行"+"时，应选用String性能更好；如果是String类进行"+"时，在不考虑线程安全时，应选用StringBuilder性能更好。

public class Test {  
  
    public void testHeap(){  
        for(;;){  //死循环一直创建对象，堆溢出
              ArrayList list = new ArrayList (2000);  
          }  
    }  
    int num=1;  
    public void testStack(){  //无出口的递归调用，栈溢出
        num++;  
        this.testStack();  
     }

    public static void main(String[] args){  
        Test  t  = new Test ();  
        t.testHeap();  
        t.testStack();     
    }  
}

七）使用 DDMS工具进行查找内存溢出的大概位置

2、栈溢出的原因

1). 是否有递归调用
2). 是否有大量循环或死循环
3). 全局变量是否过多
4). 数组、List、map数据是否过大
5). 使用DDMS工具进行查找大概出现栈溢出的位置

深入理解java虚拟机——读书笔记1