1. 运行时数据区域

Java虚拟机在执行Java程序的过程中会把它所管理的内存划分为若干个不同的区域

Java虚拟机运行时数据区

1.1 程序计数器

• 一块较小的内存空间
• 作用是当前现成所执行字节码的行号指示器
• 是一块私有内存区域，因为为了线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要一个独立的程序计数器
• 如果正在执行一个Java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码的地址；如果正在执行的是Native方法，这个计数器为空
• 没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域

1.2 Java虚拟机栈

• 线程私有，生命周期与线程相同
• 虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候创建一个线帧用于存储局部变量表，操作栈，动态链接，方法出口等信息，每一个方法被执行完，就意味着一个栈帧从入栈到出栈
• 通常说的栈内存就是Java虚拟机栈
• 局部变量表存放了编译器可知的各种基本数据类型，对象引用和returnAddress类型
• 规定了两种异常状况：1）如果线程请求的深度超过了虚拟机允许的栈深度，将抛出StackOverflowError异常 2）如果虚拟机可以扩展，而扩展时无法获得足够的内存，则会抛出OutOfMemoryError异常

1.3 本地方法栈

• 与虚拟机栈类似，区别是本地方法栈是为虚拟机使用到的Native方法
• 会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常

1.4 Java堆

• Java虚拟机所管理的内存中最大的一块
• 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是存放对象实例
• 垃圾收集管理的主要区域
• 可以处于物理上不连续的内存空间
• 目前主流虚拟机都是可以扩展的，如果堆中无法完成实例分配，堆也无法再扩展时，会抛出OutOfMemoryError异常

1.5 方法区

• 各个线层共享的区域
• 用于存放已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等数据
• Java虚拟机对这个区域限制宽松，可以不需要连续的物理空间，选择不实现垃圾回收
  -当方法区无法满足内存分配需要时，会抛出OutOfMemoryError异常

1.6 运行时常量池

• 方法区的一部分
• Class文件中除了有类的版本，字段，方法，接口等信息的描述外，还有一项信息就是常量池，用于存放各种编译器生成的字面量和符号引用，这部分内容在类加载后存放到方法区的运行时常量池中
• 一般来说，除了保存class文件中描述的符号引用，还会把翻译出来的直接引用存放在运行时常量池中
• 具备动态性，并非预置入Class常量池的内容才能进入方法区运行时常量池
• 常量池无法申请到内存时，会抛出OutOfMemoryError异常

1.7 直接内存

• 并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域，但这部分区域经常被使用
• JDK1.4 中加入了NIO类，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作
• 服务器管理员在配置虚拟机参数时，如果忽略掉直接内存，可能会使得各个部分的内存大于实际物理内存的情况，导致OutOfMemoryError异常

2. 对象访问

• 最简单的访问也会涉及到Java栈，Java堆和方法区三个内存区域

Object object = new Object();

• Object object意味着在Java栈中生成一个reference对象
• new Object() 意味着在Java堆中形成了一块存储object实例的内存，存放对象实例数据
• 方法区中存储此对象的对象类型数据

对象访问方式

1. 句柄池：reference存储句柄池地址，句柄池存储对象的实例数据和类型数据各自的具体地址信息
   优点：稳定，对象被一定（垃圾回收）只改变句柄中实例数据的指针，reference本身不会改变
2. 直接指针：reference直接存储地址
   优点：速度快

3. OutOfMemory异常

3.1 Java堆溢出

• Java堆用于存储对象实例，并且保证GC ROOTS到对象之间有可达路径来避免垃圾回收机制回收这些对象，就会在对象数量达到最大堆的容量限制后产生内存溢出异常

  
  jvmoptions

Intellij IDEA 设置启动JVM参数

-server
-Xms128m
-Xmx512m
-XX:ReservedCodeCacheSize=240m
-XX:+UseConcMarkSweepGC
-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=50
-ea
-Dsun.io.useCanonCaches=false
-Djava.net.preferIPv4Stack=true
-Djdk.http.auth.tunneling.disabledSchemes=""
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:-OmitStackTraceInFastThrow
-Dawt.useSystemAAFontSettings=lcd
-Dsun.java2d.renderer=sun.java2d.marlin.MarlinRenderingEngine
-Dsun.tools.attach.tmp.only=true

• -Xms代表堆的最小值 -Xmx代表堆的最大值
• -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError可以dump出内存堆转储快照以便分析

解决手段

1. 通过内存映像分析工具对dump出来的堆转储快照进行分析，重点是确认内存中的对象是否是必要的，也就是要分析是出现了内存泄露还是内存溢出
2. 如果是内存泄露，则用工具查看GCRoots的引用链，准确定位泄露代码的位置
3. 如果是内存溢出，则检查是否存在某些对象是否生命周期过长、持有持续时间过长等情况

3.2 虚拟机栈和本地方法栈

public class demo {
    int stackDepth = 1;

    public void seekDepth() {
        stackDepth ++;
        this.seekDepth();
    }
    public static void main(String[] args) {
        demo de = new demo();

        try {
            de.seekDepth();
        } catch (Throwable e) {
            System.out.println("-------------------" +de.stackDepth);
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

• 线帧太大，虚拟机栈容量太小都会造成StackOverflowError异常
• 多线程情况下，不断地建立线程会产生内存溢出错误。而且，给每个线的栈分配的内存越大，反而越容易产生内存溢出

原因：系统给每个进程的内存是有限制的，Java用虚拟机参数规定Java堆和方法区的内存最大值，剩余内存为操作系统限制 - Xmx - MaxPermSize，程序计数器消耗内存很小，可以忽略，剩下的内存由虚拟机栈和本地栈瓜分，每个线程分配的内存越多，能分配的线程就会越少，建立线程时就容易把内存耗尽

3.3 运行时常量池溢出

• String.intern：如果池中包含String，则返回这个String对象，否则添加此String，并返回String的引用
• 我们可以通过-XX:PermSize和-XX:PermSize来限制方法区大小，从而限制其中的运行时常量池大小

3.4 方法区溢出

• 一个类如果要被垃圾回收机制回收，判定条件很苛刻，因此在经常动态生成大量Class的应用中，需要特别注意类的回收状况

3.5 本机直接内存溢出

• 可以通过-XX:MaxDirectMemorySize指定，如果不指定，则与Java堆的最大值相同

Java的Unsafe类