新冠肺炎疫情，假期延长+在家办公=3周看完《深入理解JVM虚拟机》：这本很早之前就在我的待办事项里的书。

JVM虚拟机有虚拟机规范和多种商业虚拟机实现版本，本书主要以HotSpot为例进行讲解（HotSpot本身用C++/C语言实现）

一、 自动内存管理机制

运行时的内存分区包括：

1）程序计数器：线程私有区域，指示当前线程执行的字节码行号；

2）栈：存放栈帧（方法模型），包含方法的操作数、局部变量、返回结果等；方法的调用、返回对应入栈、出栈。线程调用方法过深，超过最大深度，触发StackOverflow；若栈内存允许动态扩展，但超过了最大内存，则触发OutOfMemory异常。配置参数：-Xss

3）本地方法栈：类似栈，对应本地native方法(不是由java语言实现，而是由例如c/c++实现)。配置参数：-Xoss

4）堆：存放对象和数组，空间大，线程间共享。垃圾回收的主战场，GC大多采用分代收集算法，相应的堆分为老年代和新生代。堆内存可以不连续（但堆中对象内存空间需要连续）；超过内存大小时，触发OutOfMemory异常。配置参数：-Xms/mx，二者相等则避免堆自动扩展；-Xmn配置新生代。

5）方法区：存放编译后的方法代码、类信息（类名、访问修饰符、字段描述、方法描述等）、常量、静态变量。线程间共享；垃圾回收较少，主要针对常量回收和类卸载，又称永久代。方法区包括常量池（String.intern-查看常量池是否存在相同字面值，存在则复用常量池中的常量）；配置参数：MaxPermSize/PermSize

6）直接内存：NIO使用Native函数分配的堆外内存，通过堆上的DirectByteBuffer对象引用从而进行操作。配置参数：MaxDirectMemorySize，默认值为-Xmx

二、对象

1. 创建：当虚拟机遇到new指令，执行下列步骤：

1）检查指令参数（类名）能否定位到常量池中的类，类是否已被加载、解析、初始化，没有则执行类加载。

2）分配内存：对象需要连续的内存空间。所需内存大小在类加载后可确定；根据堆是否规整（GC是否具有压缩整理功能）来决定采用指针碰撞或空闲列表分配方式。指针碰撞：假设堆规整的分为用过和没用过的内存，指针指示分界点，那么分配内存就是把指针向空闲区移动所需分配大小；空闲列表：假设堆不规整，通过列表指示可用内存，找到一块足够的内存分配给新生对象，同时更新空闲列表。本地线程分配缓冲TLAB（Thread Local Allocation Buffer）用于解决线程安全问题，在堆中为各线程划分区域，线程需要分配内存时优先在TLAB分配，TLAB用完后结合同步机制。配置参数：-XX:+/-UseTLAB

3）将分配的内存初始化。保证对象实例不赋初值时，程序能访问到零值。

4）设置对象头，包括对象运行时数据：哈希值、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程ID、时间戳；类型指针：对象指向类的元数据的指针

5）虚拟机执行构造函数，按照程序员的意愿进行初始化。

2. 对象的内存布局

包括：对象头，实例数据和对齐填充三部分。其中实例数据存储代码中定义的字段值，存储顺序由虚拟机分配策略（相同宽度的字段分配在一起）和字段定义顺序决定。由于虚拟机要求对象起始地址是8字节的整数倍，因此需要填充字段。需要注意的是：方法属于类，而不是对象，因此存储在方法区。

3. 对象的访问定位

程序根据栈上的reference操作堆上的对象。两种引用方式：

1）句柄：划分一块堆内存作为句柄池，句柄包括对象和类的地址；reference指向句柄。好处是对象被移动时（GC会频繁移动对象），reference不需要改变。

2）直接指针：reference存储对象地址，对象内存中包含类地址。好处是速度快，节省一次指针定位开销。

三、常见的OOM异常

1. 堆溢出（常见）

错误提示：java heap space。

解决方式：使用内存映像分析工具分析到底是出现了内存泄漏还是内存溢出；如果是内存泄漏，查看泄漏对象到GC root到引用链，定位泄漏代码的位置。如果是内存溢出，查看虚拟机当前设置的堆参数，与物理机内存比较是否可以调大，并且从代码层面查找是否对象持有时间过长可以优化。

2. 栈和本地方法栈溢出

单线程（罕见）：栈帧太大/栈空间太小触发StackOverflow异常。栈最大深度通常在1000-2000，能满足多数应用场景。

多线程（OOM）：OS分配给进程的内存有限。栈内存=进程内存总量-最大堆内存-最大方法区内存=单个线程栈内存*线程数。解决方案包含：提高进程内存总量（通过使用64位）；减少最大堆内存；减少最大方法区内存；减少线程数；减少栈容量等。

3. 方法区和运行时常量池溢出

诊断方式：Perm Gen space

4. 直接内存溢出

诊断方式：Heap Dump文件小，无明显异常，程序中直接/间接使用了NIO。