JVM虚拟机简介

1、基本结构

JVM的基本结构由四部分组成，如下图所示：

JVM基本结构

1.1 类装载器

在JVM启动时或者在类运行时将需要的class加载到JVM中，具体机制可参考另一篇文章：（待补充ing）

1.2 执行引擎

负责执行class文件中包含的字节码指令，也有非常复杂的流程，详见上面那篇文章：（待补充ing）

1.3 内存区域（运行时数据区）

JVM运行的时候操作所分配的内存区。运行时内存区主要可以划分为6个区域，如图：

运行时数据区

主要分两类，线程私有和线程共享。其中，PC计数器，栈和本地方法栈是线程私有，堆、方法区和常量池是线程共享。

1.3.1 PC寄存器

跟随线程的启动而创建，PC寄存器中存有将执行的JVM指令的地址。

1.3.2 JVM栈

存储的数据元素称为栈帧(Stack Frame)，JVM会把栈桢压入栈或从其中弹出。栈的大小可以通过JVM配置，并且会动态扩展。JVM栈中存放的为当前线程中局部变量和方法出口

对于栈的使用需要注意的地方：

1. 当线程的计算（如递归）超过了JVM栈允许的范围，就会报StackOverflowError 错误
2. 当线程在动态扩展JVM栈时或者在创建新的线程时出现空间不足，就会报OutOfMemoryError 错误

1.3.3 堆

所有线程共享，用于保存所有实例和数组。垃圾回收 主要针对堆进行。

对于堆的使用需要注意的地方：

1. 当计算是需要分配大对象或大数组时，超过了可以分配的空间，就会报OutOfMemoryError错误

1.3.4 方法区

存放已经加载的类信息、常量、静态变量以及方法代码和运行时常量池。虽然逻辑上属于堆的部分，但是不受GC的影响。

对于方法区的使用需要注意的地方：

1. 当方法区的内存满足不了分配空间的请求时，就会报OutOfMemoryError错误

1.3.5 运行时常量池

是方法区的一部分，用于保存class文件中常量表的值，它提供了类似于符号表的作用。当一个类或者接口被创建时，就会在方法区中创建相关常量信息。

对于运行时常量池的使用需要注意的地方：

1. 当方法区的内存无法满足创建运行时常量区的请求时，就会报OutOfMemoryError错误

1.3.6 本地方法栈

作用类似于JVM栈，只是用于调用不同语言的接口时使用

1.4 本地方法接口

主要是调用C或C++实现的本地方法及返回结果

Q&A 常见问题

1. 堆栈溢出：递归调用，导致JVM栈空间不足
2. 内存溢出：创建大对象时，如数组，创建类，空间不足
3. 内存泄漏：无效的对象和内存无法得到释放

溢出和泄漏的共同点：

1. 通常最终的状态就会导致OOM错误
2. 在Java堆或本地内存中都可能发生

二者不同点：

1. ML是已经分配好的内存或对象，当不再需要，没有得到释放；而OOM则是没有足够的空间来供JVM分配新的内存块
2. ML的内存曲线总体上是一条斜向上的曲线而OOM不是，反之未必

内存溢出类型及解决方法：

1. java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

堆内存溢出
优化：通过-Xmn（最小值）–Xms（初始值） -Xmx（最大值）参数手动设置 Heap（堆）的大小。

2. java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

PermGen Space溢出（方法区溢出、运行时常量池溢出）
优化：通过MaxPermSize参数设置PermGen space大小。

3. java.lang.StackOverflowError

栈溢出（JVM栈溢出、本地方法栈溢出）
优化：通过Xss参数调整

参考资料：
http://blog.csdn.net/tonytfjing/article/details/44278233
https://segmentfault.com/a/1190000004206269
http://guwq2014.iteye.com/blog/2305881
官方文档