JVM虚拟机-自动内存管理机制

一.虚拟机的运行时数据区

包括：方法区，堆，栈（本地方法栈，虚拟机栈），程序计数器

1.程序计数器（线程私有）：

可以当作一个行号指示器，通过数字改变来选取下一条需要执行的指令，分支，循环，跳转，异常等都是依赖计数器来完成的。

虚拟机的多线程是通过线程轮流切换来实现，所以在某一个确定的时刻只能执行一个线程中的一条指令，这就要求程序计数器是线程私有的来保证互不干扰，并且切换以后知道下一条要执行什么指令。

2.虚拟机栈（线程私有）：

线程私有，生命周期与线程相同。
每个方法执行的时候回创建一个栈帧，来存储局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口。
局部变量表存储各种基本数据类型和引用数据类型的地址。

3.本地方法栈（线程私有）：

与虚拟机栈的区别在于，虚拟机栈为虚拟机执行java方法，本地方法栈为虚拟机使用到的native方法服务。有的虚拟机会将二者合二为一。

3.堆（线程共享）：

存放对象实例。
可以存在物理上不连续的内存空间。如果堆中没有内存完成实例分配并且堆无法扩展，就会产生OutOfMemoryError。

4.方法区（线程共享）：

存放类信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码等。
可以存在物理上不连续的内存空间。如果堆中没有内存完成实例分配并且堆无法扩展，就会产生OutOfMemoryError。

5.运行时常量池：

6.直接内存：

直接内存不是jvm数据区的一部分，但是这部分内存会被频繁调用。
在NIO中，阴图一种基于通道和缓冲区的io方式，可以使用native函数库直接分配堆外内存，因此在配置虚拟机参数的时候，如果忽略直接内存也有可能导致OutOfMemoryError。

二.虚拟机的使用方法

1.对象的创建：

代码层面中的new一个对象，一般在jvm中会有以下几个操作：
首先检查这个指令的参数是否能在常量池中找到这个类的符号引用。。。。
然后分配内存，分配内存有两种方法，如果堆在内存中绝对规整，可以通过指针碰撞(Bump the Pointer)的方法，就是将指针挪动和对象大小相等的一段距离；第二种是通过空闲列表(Free List)，维护一个记录记录内存块的列表，来分配实例。
但是为了保证并发安全，可能需要同步，或者采用cas方法进行失败重试，或者直接采用本地线程分配缓冲(Thread Local Allocate Buffer)。即给每个线程直接预先分配号一段内存空间，只有内存空间不足的时候才需要同步锁定来分配新的TLAB。

2.对象的内存布局：

对象头，实例数据，对象填充。
对象头一部分包含哈希码，GC分代年龄，锁状态，偏向线程ID等等。另一部分是类型指针，指向它的类元数据的指针。
实例数据是有效存储信息。
对象填充是占位符，自动内存管理可能需要对象地址必须是8字节的整数倍，所以需要对象填充补全。

3.对象的访问定位

定位一个堆上的具体对象需要通过栈上的reference数据。定位的方法取决于虚拟机的实现，目前主流的访问方式有使用句柄和直接指针两种方式。
句柄中包含对象实例数据和类型数据各自的具体地址信息的指针。
直接指针里则直接存放对象实例数据地址和类型数据的指针。

三.OutOfMemoryError

1.堆溢出

OutOfMemoryError：Java heap space
当对象数量过多的时候，可能会产生这种情况，在这种情况下，重点确认内存中的对象是否必要，也就是分清楚到底是内存泄漏还是内存溢出，如果是发现有导致垃圾收集器无法收集的时候，就是内存泄漏，修改代码即可，如果不存在泄漏也就是对象都是必须的，那就考虑修改虚拟机的堆参数(-Xmx,-Xms)，增大堆内存，或者是查看是否有某些对象生命周期过长或者持有状态时间过长，尝试减少内存消耗。

2.虚拟机栈和本地方法栈溢出

栈容量一般通过-Xss设定
在单个线程下，如果栈帧过大或者虚拟机栈容量太小，都容易出现stackoverflowerror。
但是还有另一种情况，如果不限于单线程，通过不断建立线程的方式会产生内存溢出异常。在这种情况下，为每个线程的栈空间分配的越大越容易异常，因为操作系统分配给每个进程的内存是由限制的，比如32位虚拟机限制为2GB，减去最大堆容量和最大方法区容量以后剩下的就是栈容量，如果每个栈空间越大，可建立的栈数量就越小，就越容易出现outofmemory，因此如果线程数过多产生内存溢出的时候，在无法减少线程数的情况下，可以考虑减少最大堆和栈容量的方式来换取过呢更多的线程。

3.方法区和常量池溢出

permGen space
https://blog.csdn.net/jwandbj/article/details/77874031
-XX：permSize来限制常量池容量。
经常大量产生class的类中要特别注意回收状况。

4.本机直接内存溢出

-XX:MaxDirectMemorySize指定，如果不指定，则默认与java堆的最大值一样，直接内存溢出异常没有特殊的标记，所以当发现dump文件很小，又引用了NIO的时候可以考虑是否是直接内存溢出了。

OOM的几种情况及解决方案：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/79355050