JVM学习笔记

一，JVM内存区域的划分

1.程序计数器(线程自有，存当前方法的指令地址)

在 JVM 规范中，每个线程都有它自己的程序计数器，并且任何时间一个线程都只有一个方法在执行。程序计数器会存储当前线程正在执行的 Java 方法的 JVM 指令地址,或者，如果是在执行本地方法(比如jvm依赖的其他程序)，则是未指定值（undefined）。

2.Java 虚拟机栈(线程自有)

早期也叫 Java 栈。每个线程在创建时都会创建一个虚拟机栈，其内部保存一个个的栈帧，对应着一次次的 Java 方法调用。

在一个时间点，对应的只会有一个活动的栈帧，通常叫作当前帧，方法所在的类叫作当前类。如果在该方法中调用了其他方法，对应的新的栈帧会被创建出来，成为新的当前帧，一直到它返回结果或者执行结束。JVM 直接对 Java 栈的操作只有两个，就是对栈帧的压栈和出栈。

栈帧中存储着局部变量表、操作数栈、动态链接、方法正常退出或者异常退出的定义等。

3.堆（线程共享）

它是 Java 内存管理的核心区域，用来放置 Java 对象实例，几乎所有创建的 Java 对象实例都是被直接分配在堆上。堆被所有的线程共享，在虚拟机启动时，我们指定的“Xmx”之类参数就是用来指定最大堆空间等指标。

理所当然，堆也是垃圾收集器重点照顾的区域，所以堆内空间还会被不同的垃圾收集器进行进一步的细分，最有名的就是新生代、老年代的划分。

4.方法区/元数据区（线程共享）

这也是所有线程共享的一块内存区域，用于存储元（Meta）数据，例如类结构信息，以及对应的运行时常量池、字段、方法代码等。

由于早期的 Hotspot JVM 实现，很多人习惯于将方法区称为永久代（Permanent Generation）。Oracle JDK 8 中将永久代移除，同时增加了元数据区。

运行时常量池

这是方法区的一部分。Java 的常量池可以存放各种常量信息，不管是编译期生成的各种字面量，还是需要在运行时决定的符号引用，所以它比一般语言的符号表存储的信息更加宽泛。

5.本地方法栈(线程自有)

它和 Java 虚拟机栈是非常相似的，支持对本地方法的调用，也是每个线程都会创建一个。在 Oracle Hotspot JVM 中，本地方法栈和 Java 虚拟机栈是在同一块儿区域，这完全取决于技术实现的决定，并未在规范中强制。

图片发自App

二，OutOfMemoryError可能发生的区域

在抛出 OutOfMemoryError 之前，通常垃圾收集器会被触发，尽其所能去清理出空间。jvm没有空闲内存，并且垃圾收集器也无法提供更多内存,就会抛出OutOfMemoryError异常。

当然，也不是在任何情况下垃圾收集器都会被触发的，比如，我们去分配一个超大对象，类似一个超大数组超过堆的最大值，JVM 可以判断出垃圾收集并不能解决这个问题，所以直接抛出 OutOfMemoryError。

除了程序计数器，其他区域都有可能会因为可能的空间不足发生 OutOfMemoryError

可能不足的区域：

1.堆内存

抛出的错误信息是“java.lang.OutOfMemoryError:Java heap space”，原因可能千奇百怪，例如，可能存在内存泄漏问题；也很有可能就是堆的大小不合理，比如我们要处理比较可观的数据量，但是没有显式指定 JVM 堆大小或者指定数值偏小；或者出现 JVM 处理引用不及时，导致堆积起来，内存无法释放等。

2.Java 虚拟机栈和本地方法栈

如果我们写一段程序不断的进行递归调用，而且没有退出条件，就会导致不断地进行压栈。类似这种情况，JVM 实际会抛出 StackOverFlowError；如果 JVM 试图去扩展栈空间的的时候失败，则会抛出 OutOfMemoryError。

3.老版本的永久代

对于老版本的 Oracle JDK，因为永久代的大小是有限的，并且 JVM 对永久代垃圾回收（如，常量池回收、卸载不再需要的类型）非常不积极，所以当我们不断添加新类型的时候，永久代出现 OutOfMemoryError 也非常多见，尤其是在运行时存在大量动态类型生成的场合；类似 Intern 字符串缓存占用太多空间，也会导致 OOM 问题。对应的异常信息，会标记出来和永久代相关：“java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space”。

4.新版本的元数据区

新版本引入元数据区后方法区内存不再那么窘迫，所以相应的 OOM 有所改观，出现 OOM，异常信息则变成了：“java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace”。

5.直接内存

略。

三，案例分析

试图分配一个 100M bytes 大数组的时候发生了 OOM，但是 GC 日志显示，明明堆上还有远不止 100M 的空间，可能问题的原因是什么？

1.新生代与老生代的内存一共超过100M，但却都不足100M。

2.给数组分配的必须是连续地址才行，而显示的是总的地址。

3.由于大数组一般直接进入老年代（会跳过对对象的年龄的判断），所以，可以认为老年代中没有连续大于 100M 的空间。

最后推荐一本书《深入理解 Java 虚拟机》