深入Java虚拟机笔记（一）：Java内存区域与内存溢出异常

1、程序计数器为很小的内存空间，为当前线程执行的字节码的行号指示器，通过改变计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，循环、分支等基础功能都是需要计数器来完成的

2、Java虚拟机栈为Java方法执行的内存模型，每个方法被执行时都会同时创建栈帧用于存储局部变量表，操作栈、动态链接、方法出口等信息，方法被执行到结束对应一个栈帧从虚拟机栈入栈出栈

两种异常情况：如果线程请求的栈深度大于虚拟机允许的深度，抛出StackOverflowError异常，如果虚拟机栈可以动态扩展，只是无法申请到足够的内存时抛出OutOfMemoryError异常

3、本地方法栈：上面是为Java方法服务，而这个是为虚拟机使用的Native方法服务

4、Java堆：被所有线程共享的内存区域，Java虚拟机管理的最大内存。几乎所有对象实例存放区域，垃圾收集器管理的主要区域，根据分代收集算法，Java堆还可以细分：新生代和老年代；Eden空间、From Survivor空间、To Survivor空间；细分主要为了更好地回收内存和更快分配内存

5、方法区，也是各个线程共享的内存区域，用于存储已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。不需要连续的内存和可以选择固定大小或者扩展，还可以选择不实现垃圾收集，内存回收目标主要针对常量池的回收和对类型的卸载

6、运行时常量池：方法区的一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用，这些内容将在类加载后方法存放到方法区的运行时常量池，具有动态性，运行期间也可以将新的常量放入池中，当常量池无法申请内存会抛出OutOfMemoryError异常

7、对象访问：这涉及Java栈、Java堆、方法区的关联，比如

Object obj=new Object（）；<
4000
/code>

Object obj反映Java栈的本地变量表，作为一个reference类型数据出现。而new Object（）反映到Java堆，形成一个存储Object类型所有实例数据值（对象中各个实例字段的数据）的结构化内存，Java堆中还包含此对象类型数据（如对象类型、父类、实现的接口、方法等）的地址信息，这些类型数据则存储在方法区中

主要的访问方式有两种：使用句柄和直接指针



注意Java堆内部有句柄池（优势：reference中存储的是稳定的句柄地址，对象被移动，reference毫无影响）



指针访问（优势：速度快，节省一次指针定位的时间开销）

实战：OutOfMemoryError异常

1、Java堆溢出

不断创建对象，当对象数量达到最大堆的容量限制就产生内存溢出异常

public class HeapOOM {
static class OOMObject {
}

public static void main(String[] args) {
List<OOMObject> list=new ArrayList<OOMObject>();
while(true){
list.add(new OOMObject());
}
}
}

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3210)
at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3181)
at java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:261)
at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(ArrayList.java:235)
at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(ArrayList.java:227)
at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:458)
at 深入Java虚拟机.HeapOOM.main(HeapOOM.java:13)

通过内存映像分析根据Memory Analyzar对dump出来的堆转储快照进行分析

2、虚拟机栈和本地方法栈溢出

栈容量由-Xss参数设定，在Java虚拟机描述了两种异常

1、如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，就抛出StackOverflowError异常

2、如果虚拟机在扩展栈时无法申请到足够的内存空间，则抛出OutOfMemoryError异常

下面的两种方法的结果都是StackOverflowError异常

（1）使用-Xss参数减少栈内存容量，结果：抛出StackOverflowError异常，异常出现时输出的栈深度相应缩小.

（2）定义大量的本地变量，增加此方法帧中本地变量表的长度，结果：抛出StackOverflowError异常时输出的栈深度相应缩小

public class JavaVMStackSOF {
private int stackLength=1;
public void stackLeak(){
stackLength++;
stackLeak();
}
public static void main(String[] args) {
JavaVMStackSOF oom=new JavaVMStackSOF();
try {
oom.stackLeak();
} catch (Exception e) {
System.out.println("stack length"+oom.stackLength);
throw e;
}
}
}

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError

表明，在单个线程下，无论是栈帧太大还是虚拟机栈容量太小，当内存无法分配的时候，虚拟机都会抛出StackOverflowError异常

操作系统32位的windows限制为2GB减去Xmx（最大堆容量），再减去MaxPermSize（最大方法区容量），剩下的内存由虚拟机栈和本地方法栈“瓜分”每个线程分配到的栈容量越大，建立的线程数量就越小，建立线程时越容易把剩下的内存耗尽

如果是建立过多线程导致的内存溢出，在不能减少线程数量或者更换64位虚拟机情况下，就只能通过减少最大堆和减少栈容量来换取更多的线程

3、运行时常量池溢出

使用String.intern（）这个native给运行时常量池添加内容，该方法作用：如果已经存在在池中就返回String对象的字符串，没有就将其添加到常量池并且返回该String对象的引用，由于常量池在方法区，可以限制方法区的大小从而间接限制其中常量池的容量

4、方法区溢出

方法区用于存放Class的相关信息，如类名、访问修饰符、常量池、字段、描述、方法描述等，测试思路是运行时产生大量的类去填满方法区

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，常见：大量JSP或动态产生JSP文件的应用（JSP第一次运行时需要编译成Java类）、基于OSGi的应用（同一类文件，被不同的加载器加载也会视为不同的类）