JVM学习笔记1——Java内存区域与内存溢出异常

 一、内存区域

JAVA内存区域可分为两大类：线程共享区和线程隔离区。

线程共享区：顾名思义是所有线程公有的一块区域，这块区域包含两个部分：方法区和堆

线程隔离区：每个线程独占一份的区域，这块区域包含三个部分：虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器

 

方法区：存放类的元数据(类的方法代码，变量名，方法名，访问权限，返回值等等)，常量和静态变量，以及及时编译器编译后的代码。

虚拟机栈：存储当前线程方法的执行情况，每个方法执行的时候都会创建一个栈帧，方法开始被调用到调用结束对应着栈帧的入栈和出栈的过程。栈帧会存储方法内的局部变量表，操作数栈（用来进行加减乘除等操作符计算的地方。比如int a= 1+2。1入操作数栈，2入操作数栈，计算和为3，3出操作数栈，将3复制给局部变量表中的变量a）、动态链接（指向方法区的该方法的元数据区域）、方法出口（方法的返回地址）等信息

本地方法栈：同虚拟机栈，不过针对的是本地方法，也就是native修饰过的方法

程序计数器：线程执行的字节码行号指示器（表示下一个该执行哪行代码）

堆：除去方法区的非基础数据类型的实例数据都在堆上存储(Class对象也在堆上存储)。堆同时分为新生代和老年代

 

老年代：无法在新生代分配的大对象，在新生代经过多次垃圾回收依然存活的对象可晋升至老年代

新生代：一般情况下对象直接在新生代分配空间（大对象除外）。新生代又分为两个Survivor空间和一个Eden

 

Eden：一直在使用，新生代gc时复制完后会清空该区域。空间大小一般为Survivor：Eden：Survivor = 1:8:1

Survivor：同一时间只有一个Survivor空间在被使用，另一个空闲状态。每当新生代gc时，会把Eden和使用中的Survivor空间中的存活对象复制到空闲Survivor中，gc结束之后，两个Survivor空间状态切换

 

二、内存溢出方法

首先区分一下平时排查问题时遇到的两个概念：内存泄漏和内存溢出

内存泄漏：不再使用的对象依然占据着内存空间无法被GC回收。（此时内存空间可能依然充足，只是泄漏问题一般在内存不足排查问题时才会被发现）。解决办法：改代码，不想改代码而又财大气粗的直接加内存空间

内存溢出：内存空间不足以支撑程序继续正常运行。解决办法：加内存空间，如果经费有限的可以考虑优化代码（没有bug的情况下 难度较大收益较小）。

1、方法区溢出：存储的类或常量信息太多。一般情况下不会出现，但是在CGLib等动态创建类的时候，可以关注该区域的内存使用情况。

JDK1.6之前的常量溢出导致的方法区溢出（为什么要求1.6，具体缘由可参见String类型的存储方式）：

/**
 * VM Args： -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M
 */
// 方法区设置的越小越容易出现内存溢出，设置过大可能会抛int超过限制的异常
public class RuntimeConstantPoolOOM {
    public static void main(String[]args) {
        List list = new ArrayList();
        int i = 0;
        while(true) {
            list.add(String.valueOf(i++).intern());
        }
    }
}

类信息太多导致的溢出：

/**
 * VM Args： -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M
 */
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() {
                public Object intercept(Object obj, Method method,
                                        Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
                    return proxy.invokeSuper(obj, args);
                }
            });
            enhancer.create();
        }
    }
    static class OOMObject {
    }
}

2、堆的溢出：对象实例过多，不停的创建gc不能回收的实例对象即可。

/**
 * VM Args：-Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
 */
public class HeapOOM {
    static class OOMObject {
    }
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        while (true) {
            list.add(new OOMObject());
        }
    }
}

3、虚拟机栈的溢出：栈帧过多导致溢出（无限递归调用）。栈帧过大导致溢出（局部变量非常多，存储的是基本数据类型，很难复现，理论情况下存在）。同时因为虚拟机栈是线程私有的，所以当线程过多，无足够内存分配时也会溢出（无限创建线程）。具体案例可自行思考，如有需要可留言。