我們知道，計(jì)算機(jī)CPU和內(nèi)存的交互是最頻繁的，內(nèi)存是我們的高速緩存區(qū)，用戶磁盤(pán)和CPU的交互，而CPU運(yùn)轉(zhuǎn)速度越來(lái)越快，磁盤(pán)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上CPU的讀寫(xiě)速度，才設(shè)計(jì)了內(nèi)存，用戶緩沖用戶IO等待導(dǎo)致CPU的等待成本，但是隨著CPU的發(fā)展，內(nèi)存的讀寫(xiě)速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上CPU的讀寫(xiě)速度，因此，為了解決這一糾紛，CPU廠商在每顆CPU上加入了高速緩存，用來(lái)緩解這種癥狀，因此，現(xiàn)在CPU同內(nèi)存交互就變成了下面的樣子。

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同樣，根據(jù)摩爾定律，我們知道單核

CPU的主頻不可能無(wú)限制的增長(zhǎng)，要想很多的提升新能，需要多個(gè)處理器協(xié)同工作， Intel總裁的貝瑞特單膝下跪事件標(biāo)志著多核時(shí)代的到來(lái)。

解析JVM內(nèi)存模型：一文帶你深入理解JVM內(nèi)存模型

基于高速緩存的存儲(chǔ)交互很好的解決了處理器與內(nèi)存之間的矛盾，也引入了新的問(wèn)題：緩存一致性問(wèn)題。在多處理器系統(tǒng)中，每個(gè)處理器有自己的高速緩存，而他們又共享同一塊內(nèi)存（下文成主存，

main memory 主要內(nèi)存），當(dāng)多個(gè)處理器運(yùn)算都涉及到同一塊內(nèi)存區(qū)域的時(shí)候，就有可能發(fā)生緩存不一致的現(xiàn)象。為了解決這一問(wèn)題，需要各個(gè)處理器運(yùn)行時(shí)都遵循一些協(xié)議，在運(yùn)行時(shí)需要將這些協(xié)議保證數(shù)據(jù)的一致性。這類協(xié)議包括MSI、MESI、MOSI、Synapse、Firely、DragonProtocol等。如下圖所示

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Java虛擬機(jī)內(nèi)存模型中定義的訪問(wèn)操作與物理計(jì)算機(jī)處理的基本一致！

解析JVM內(nèi)存模型：一文帶你深入理解JVM內(nèi)存模型

Java中通過(guò)多線程機(jī)制使得多個(gè)任務(wù)同時(shí)執(zhí)行處理，所有的線程共享JVM內(nèi)存區(qū)域main memory，而每個(gè)線程又單獨(dú)的有自己的工作內(nèi)存，當(dāng)線程與內(nèi)存區(qū)域進(jìn)行交互時(shí)，數(shù)據(jù)從主存拷貝到工作內(nèi)存，進(jìn)而交由線程處理（操作碼+操作數(shù)）。更多信息我們會(huì)在后面的《深入JVM—JVM類執(zhí)行機(jī)制中詳細(xì)解說(shuō)》。

在之前，我們也已經(jīng)提到，JVM的邏輯內(nèi)存模型如下：

image.png

我們現(xiàn)在來(lái)逐個(gè)的看下每個(gè)到底是做什么的！

1、程序計(jì)數(shù)器

程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）是一塊較小的內(nèi)存空間，它的作用可以看做是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。在虛擬機(jī)的概念模型里（僅是概念模型，各種虛擬機(jī)可能會(huì)通過(guò)一些更高效的方式去實(shí)現(xiàn)），字節(jié)碼解釋器工作時(shí)就是通過(guò)改變這個(gè)計(jì)數(shù)器的值來(lái)選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)、異常處理、線程恢復(fù)等基礎(chǔ)功能都需要依賴這個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)完成。

由于Java 虛擬機(jī)的多線程是通過(guò)線程輪流切換并分配處理器執(zhí)行時(shí)間的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在任何一個(gè)確定的時(shí)刻，一個(gè)處理器（對(duì)于多核處理器來(lái)說(shuō)是一個(gè)內(nèi)核）只會(huì)執(zhí)行一條線程中的指令。因此，為了線程切換后能恢復(fù)到正確的執(zhí)行位置，每條線程都需要有一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器，各條線程之間的計(jì)數(shù)器互不影響，獨(dú)立存儲(chǔ)，我們稱這類內(nèi)存區(qū)域?yàn)椤熬€程私有”的內(nèi)存。

如果線程正在執(zhí)行的是一個(gè)Java 方法，這個(gè)計(jì)數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令的地址；如果正在執(zhí)行的是Natvie 方法，這個(gè)計(jì)數(shù)器值則為空（Undefined）。此內(nèi)存區(qū)域是唯一一個(gè)在Java 虛擬機(jī)規(guī)范中沒(méi)有規(guī)定任何OutOfMemoryError 情況的區(qū)域。

2、Java 虛擬機(jī)棧

與程序計(jì)數(shù)器一樣，Java 虛擬機(jī)棧（Java Virtual Machine Stacks）也是線程私有的，它的生命周期與線程相同。虛擬機(jī)棧描述的是Java 方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個(gè)方法被執(zhí)行的時(shí)候都會(huì)同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)棧幀（Stack Frame ①）用于存儲(chǔ)局部變量表、操作棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息。每一個(gè)方法被調(diào)用直至執(zhí)行完成的過(guò)程，就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧中從入棧到出棧的過(guò)程。

經(jīng)常有人把Java 內(nèi)存區(qū)分為堆內(nèi)存（Heap）和棧內(nèi)存（Stack），這種分法比較粗糙，Java 內(nèi)存區(qū)域的劃分實(shí)際上遠(yuǎn)比這復(fù)雜。這種劃分方式的流行只能說(shuō)明大多數(shù)程序員最關(guān)注的、與對(duì)象內(nèi)存分配關(guān)系最密切的內(nèi)存區(qū)域是這兩塊。其中所指的“堆”在后面會(huì)專門講述，而所指的“?！本褪乾F(xiàn)在講的虛擬機(jī)棧，或者說(shuō)是虛擬機(jī)棧中的局部變量表部分。

局部變量表存放了編譯期可知的各種基本數(shù)據(jù)類型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、對(duì)象引用（reference 類型，它不等同于對(duì)象本身，根據(jù)不同的虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)，它可能是一個(gè)指向?qū)ο笃鹗嫉刂返囊弥羔?，也可能指向一個(gè)代表對(duì)象的句柄或者其他與此對(duì)象相關(guān)的位置）和returnAddress 類型（指向了一條字節(jié)碼指令的地址）。

其中64 位長(zhǎng)度的long 和double 類型的數(shù)據(jù)會(huì)占用2 個(gè)局部變量空間（Slot），其余的數(shù)據(jù)類型只占用1 個(gè)。局部變量表所需的內(nèi)存空間在編譯期間完成分配，當(dāng)進(jìn)入一個(gè)方法時(shí)，這個(gè)方法需要在幀中分配多大的局部變量空間是完全確定的，在方法運(yùn)行期間不會(huì)改變局部變量表的大小。

在Java 虛擬機(jī)規(guī)范中，對(duì)這個(gè)區(qū)域規(guī)定了兩種異常狀況：如果線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，將拋出StackOverflowError 異常；如果虛擬機(jī)?？梢詣?dòng)態(tài)擴(kuò)展（當(dāng)前大部分的Java 虛擬機(jī)都可動(dòng)態(tài)擴(kuò)展，只不過(guò)Java 虛擬機(jī)規(guī)范中也允許固定長(zhǎng)度的虛擬機(jī)棧），當(dāng)擴(kuò)展時(shí)無(wú)法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存時(shí)會(huì)拋出OutOfMemoryError 異常。

3、本地方法棧

本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用是非常相似的，其區(qū)別不過(guò)是虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行Java 方法（也就是字節(jié)碼）服務(wù)，而本地方法棧則是為虛擬機(jī)使用到的Native 方法服務(wù)。虛擬機(jī)規(guī)范中對(duì)本地方法棧中的方法使用的語(yǔ)言、使用方式與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并沒(méi)有強(qiáng)制規(guī)定，因此具體的虛擬機(jī)可以自由實(shí)現(xiàn)它。甚至有的虛擬機(jī)（譬如Sun HotSpot 虛擬機(jī)）直接就把本地方法棧和虛擬機(jī)棧合二為一。

與虛擬機(jī)棧一樣，本地方法棧區(qū)域也會(huì)拋出StackOverflowError 和OutOfMemoryError異常。

4、Java 堆

對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，Java 堆（Java Heap）是Java 虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊。Java 堆是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建。此內(nèi)存區(qū)域的唯一目的就是存放對(duì)象實(shí)例，幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都在這里分配內(nèi)存。這一點(diǎn)在Java 虛擬機(jī)規(guī)范中的描述是：所有的對(duì)象實(shí)例以及數(shù)組都要在堆上分配①，但是隨著JIT 編譯器的發(fā)展與逃逸分析技術(shù)的逐漸成熟，棧上分配、標(biāo)量替換②優(yōu)化技術(shù)將會(huì)導(dǎo)致一些微妙的變化發(fā)生，所有的對(duì)象都分配在堆上也漸漸變得不是那么“絕對(duì)”了。

Java 堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域，因此很多時(shí)候也被稱做“GC 堆”（GarbageCollected Heap，幸好國(guó)內(nèi)沒(méi)翻譯成“垃圾堆”）。如果從內(nèi)存回收的角度看，由于現(xiàn)在收集器基本都是采用的分代收集算法，所以Java 堆中還可以細(xì)分為：新生代和老年代；再細(xì)致一點(diǎn)的有Eden 空間、From Survivor 空間、To Survivor 空間等。如果從內(nèi)存分配的角度看，線程共享的Java 堆中可能劃分出多個(gè)線程私有的分配緩沖區(qū)（Thread LocalAllocation Buffer，TLAB）。不過(guò)，無(wú)論如何劃分，都與存放內(nèi)容無(wú)關(guān)，無(wú)論哪個(gè)區(qū)域，存儲(chǔ)的都仍然是對(duì)象實(shí)例，進(jìn)一步劃分的目的是為了更好地回收內(nèi)存，或者更快地分配內(nèi)存。在本章中，我們僅僅針對(duì)內(nèi)存區(qū)域的作用進(jìn)行討論，Java 堆中的上述各個(gè)區(qū)域的分配和回收等細(xì)節(jié)將會(huì)是下一章的主題。

根據(jù)Java 虛擬機(jī)規(guī)范的規(guī)定，Java 堆可以處于物理上不連續(xù)的內(nèi)存空間中，只要邏輯上是連續(xù)的即可，就像我們的磁盤(pán)空間一樣。在實(shí)現(xiàn)時(shí)，既可以實(shí)現(xiàn)成固定大小的，也可以是可擴(kuò)展的，不過(guò)當(dāng)前主流的虛擬機(jī)都是按照可擴(kuò)展來(lái)實(shí)現(xiàn)的（通過(guò)-Xmx和-Xms 控制）。如果在堆中沒(méi)有內(nèi)存完成實(shí)例分配，并且堆也無(wú)法再擴(kuò)展時(shí)，將會(huì)拋出OutOfMemoryError 異常。

4、方法區(qū)

方法區(qū)（Method Area）與Java 堆一樣，是各個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域，它用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。雖然Java 虛擬機(jī)規(guī)范把方法區(qū)描述為堆的一個(gè)邏輯部分，但是它卻有一個(gè)別名叫做Non-Heap（非堆），目的應(yīng)該是與Java 堆區(qū)分開(kāi)來(lái)。

對(duì)于習(xí)慣在HotSpot 虛擬機(jī)上開(kāi)發(fā)和部署程序的開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，很多人愿意把方法區(qū)稱為“永久代”（Permanent Generation），本質(zhì)上兩者并不等價(jià)，僅僅是因?yàn)镠otSpot 虛擬機(jī)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)選擇把GC 分代收集擴(kuò)展至方法區(qū)，或者說(shuō)使用永久代來(lái)實(shí)現(xiàn)方法區(qū)而已。對(duì)于其他虛擬機(jī)（如BEA JRockit、IBM J9 等）來(lái)說(shuō)是不存在永久代的概念的。即使是HotSpot 虛擬機(jī)本身，根據(jù)官方發(fā)布的路線圖信息，現(xiàn)在也有放棄永久代并“搬家”至Native Memory 來(lái)實(shí)現(xiàn)方法區(qū)的規(guī)劃了。

Java 虛擬機(jī)規(guī)范對(duì)這個(gè)區(qū)域的限制非常寬松，除了和Java 堆一樣不需要連續(xù)的內(nèi)存和可以選擇固定大小或者可擴(kuò)展外，還可以選擇不實(shí)現(xiàn)垃圾收集。相對(duì)而言，垃圾收集行為在這個(gè)區(qū)域是比較少出現(xiàn)的，但并非數(shù)據(jù)進(jìn)入了方法區(qū)就如永久代的名字一樣“永久”存在了。這個(gè)區(qū)域的內(nèi)存回收目標(biāo)主要是針對(duì)常量池的回收和對(duì)類型的卸載，一般來(lái)說(shuō)這個(gè)區(qū)域的回收“成績(jī)”比較難以令人滿意，尤其是類型的卸載，條件相當(dāng)苛刻，但是這部分區(qū)域的回收確實(shí)是有必要的。在Sun 公司的BUG 列表中，曾出現(xiàn)過(guò)的若干個(gè)嚴(yán)重的BUG 就是由于低版本的HotSpot 虛擬機(jī)對(duì)此區(qū)域未完全回收而導(dǎo)致內(nèi)存泄漏。

根據(jù)Java 虛擬機(jī)規(guī)范的規(guī)定，當(dāng)方法區(qū)無(wú)法滿足內(nèi)存分配需求時(shí)，將拋出OutOfMemoryError 異常。

5、運(yùn)行時(shí)常量池

運(yùn)行時(shí)常量池（Runtime Constant Pool）是方法區(qū)的一部分。Class 文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，還有一項(xiàng)信息是常量池（Constant PoolTable），用于存放編譯期生成的各種字面量和符號(hào)引用，這部分內(nèi)容將在類加載后存放到方法區(qū)的運(yùn)行時(shí)常量池中。

Java 虛擬機(jī)對(duì)Class 文件的每一部分（自然也包括常量池）的格式都有嚴(yán)格的規(guī)定，每一個(gè)字節(jié)用于存儲(chǔ)哪種數(shù)據(jù)都必須符合規(guī)范上的要求，這樣才會(huì)被虛擬機(jī)認(rèn)可、裝載和執(zhí)行。但對(duì)于運(yùn)行時(shí)常量池，Java 虛擬機(jī)規(guī)范沒(méi)有做任何細(xì)節(jié)的要求，不同的提供商實(shí)現(xiàn)的虛擬機(jī)可以按照自己的需要來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)內(nèi)存區(qū)域。不過(guò)，一般來(lái)說(shuō)，除了保存Class 文件中描述的符號(hào)引用外，還會(huì)把翻譯出來(lái)的直接引用也存儲(chǔ)在運(yùn)行時(shí)常量池中①。

運(yùn)行時(shí)常量池相對(duì)于Class 文件常量池的另外一個(gè)重要特征是具備動(dòng)態(tài)性，Java 語(yǔ)言并不要求常量一定只能在編譯期產(chǎn)生，也就是并非預(yù)置入Class 文件中常量池的內(nèi)容才能進(jìn)入方法區(qū)運(yùn)行時(shí)常量池，運(yùn)行期間也可能將新的常量放入池中，這種特性被開(kāi)發(fā)人員利用得比較多的便是String 類的intern() 方法。

既然運(yùn)行時(shí)常量池是方法區(qū)的一部分，自然會(huì)受到方法區(qū)內(nèi)存的限制，當(dāng)常量池?zé)o法再申請(qǐng)到內(nèi)存時(shí)會(huì)拋出OutOfMemoryError 異常

6、直接內(nèi)存

直接內(nèi)存（Direct Memory）并不是虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一部分，也不是Java虛擬機(jī)規(guī)范中定義的內(nèi)存區(qū)域，但是這部分內(nèi)存也被頻繁地使用，而且也可能導(dǎo)致OutOfMemoryError 異常出現(xiàn)，所以我們放到這里一起講解。

在JDK 1.4 中新加入了NIO（New Input/Output）類，引入了一種基于通道（Channel）與緩沖區(qū)（Buffer）的I/O 方式，它可以使用Native 函數(shù)庫(kù)直接分配堆外內(nèi)存，然后通過(guò)一個(gè)存儲(chǔ)在Java 堆里面的DirectByteBuffer 對(duì)象作為這塊內(nèi)存的引用進(jìn)行操作。這樣能在一些場(chǎng)景中顯著提高性能，因?yàn)楸苊饬嗽贘ava 堆和Native 堆中來(lái)回復(fù)制數(shù)據(jù)。

顯然，本機(jī)直接內(nèi)存的分配不會(huì)受到Java 堆大小的限制，但是，既然是內(nèi)存，則肯定還是會(huì)受到本機(jī)總內(nèi)存（包括RAM 及SWAP 區(qū)或者分頁(yè)文件）的大小及處理器尋址空間的限制。服務(wù)器管理員配置虛擬機(jī)參數(shù)時(shí)，一般會(huì)根據(jù)實(shí)際內(nèi)存設(shè)置-Xmx等參數(shù)信息，但經(jīng)常會(huì)忽略掉直接內(nèi)存，使得各個(gè)內(nèi)存區(qū)域的總和大于物理內(nèi)存限制（包括物理上的和操作系統(tǒng)級(jí)的限制），從而導(dǎo)致動(dòng)態(tài)擴(kuò)展時(shí)出現(xiàn)OutOfMemoryError異常。

邏輯內(nèi)存模型我們已經(jīng)看到了，那當(dāng)我們建立一個(gè)對(duì)象的時(shí)候是怎么進(jìn)行訪問(wèn)的呢？在Java 語(yǔ)言中，對(duì)象訪問(wèn)是如何進(jìn)行的？對(duì)象訪問(wèn)在Java 語(yǔ)言中無(wú)處不在，是最普通的程序行為，但即使是最簡(jiǎn)單的訪問(wèn)，也會(huì)卻涉及Java 棧、Java 堆、方法區(qū)這三個(gè)最重要內(nèi)存區(qū)域之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，如下面的這句代碼：

Object obj = new Object();

假設(shè)這句代碼出現(xiàn)在方法體中，那“Object obj”這部分的語(yǔ)義將會(huì)反映到Java 棧的本地變量表中，作為一個(gè)reference 類型數(shù)據(jù)出現(xiàn)。而“new Object()”這部分的語(yǔ)義將會(huì)反映到Java 堆中，形成一塊存儲(chǔ)了Object 類型所有實(shí)例數(shù)據(jù)值（Instance Data，對(duì)象中各個(gè)實(shí)例字段的數(shù)據(jù)）的結(jié)構(gòu)化內(nèi)存，根據(jù)具體類型以及虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的對(duì)象內(nèi)存布局（Object Memory Layout）的不同，這塊內(nèi)存的長(zhǎng)度是不固定的。另外，在Java 堆中還必須包含能查找到此對(duì)象類型數(shù)據(jù)（如對(duì)象類型、父類、實(shí)現(xiàn)的接口、方法等）的地址信息，這些類型數(shù)據(jù)則存儲(chǔ)在方法區(qū)中。

由于reference 類型在Java 虛擬機(jī)規(guī)范里面只規(guī)定了一個(gè)指向?qū)ο蟮囊?，并沒(méi)有定義這個(gè)引用應(yīng)該通過(guò)哪種方式去定位，以及訪問(wèn)到Java 堆中的對(duì)象的具體位置，因此不同虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)的對(duì)象訪問(wèn)方式會(huì)有所不同，主流的訪問(wèn)方式有兩種：使用句柄和直接指針。

如果使用句柄訪問(wèn)方式，Java 堆中將會(huì)劃分出一塊內(nèi)存來(lái)作為句柄池，reference中存儲(chǔ)的就是對(duì)象的句柄地址，而句柄中包含了對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)和類型數(shù)據(jù)各自的具體地址信息，如下圖所示。

image.png

如果使用直接指針訪問(wèn)方式，Java 堆對(duì)象的布局中就必須考慮如何放置訪問(wèn)類型數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，reference 中直接存儲(chǔ)的就是對(duì)象地址，如下圖所示

image.png

這兩種對(duì)象的訪問(wèn)方式各有優(yōu)勢(shì)，使用句柄訪問(wèn)方式的最大好處就是reference 中存儲(chǔ)的是穩(wěn)定的句柄地址，在對(duì)象被移動(dòng)（垃圾收集時(shí)移動(dòng)對(duì)象是非常普遍的行為）時(shí)只會(huì)改變句柄中的實(shí)例數(shù)據(jù)指針，而reference 本身不需要被修改。

使用直接指針訪問(wèn)方式的最大好處就是速度更快，它節(jié)省了一次指針定位的時(shí)間開(kāi)銷，由于對(duì)象的訪問(wèn)在Java 中非常頻繁，因此這類開(kāi)銷積少成多后也是一項(xiàng)非常可觀的執(zhí)行成本。就本書(shū)討論的主要虛擬機(jī)Sun HotSpot 而言，它是使用第二種方式進(jìn)行對(duì)象訪問(wèn)的，但從整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)的范圍來(lái)看，各種語(yǔ)言和框架使用句柄來(lái)訪問(wèn)的情況也十分常見(jiàn)。

下面我們來(lái)看幾個(gè)示例

1、Java 堆溢出

下面的程中我們限制Java 堆的大小為20MB，不可擴(kuò)展（將堆的最小值-Xms 參數(shù)與最大值-Xmx 參數(shù)設(shè)置為一樣即可避免堆自動(dòng)擴(kuò)展），通過(guò)參數(shù)-XX:+
HeapDumpOnOutOfMemoryError 可以讓虛擬機(jī)在出現(xiàn)內(nèi)存溢出異常時(shí)Dump 出當(dāng)前的內(nèi)存堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)快照以便事后進(jìn)行分析。

參數(shù)設(shè)置如下

image.png

image.png

image.png

package com.yhj.jvm.memory.heap;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
 * @Described：堆溢出測(cè)試
 * @VM args:-verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -XX:+PrintGCDetails
 * @author YHJ create at 2011-11-12 下午07:52:22
 * @FileNmae com.yhj.jvm.memory.heap.HeapOutOfMemory.java
 */
public class HeapOutOfMemory {
 /**
 * @param args
 * @Author YHJ create at 2011-11-12 下午07:52:18
 */
 public static void main(String[] args) {
 List<TestCase> cases = new ArrayList<TestCase>();
 while(true){
 cases.add(new TestCase());
 }
 }
}
/**
 * @Described：測(cè)試用例
 * @author YHJ create at 2011-11-12 下午07:55:50
 * @FileNmae com.yhj.jvm.memory.heap.HeapOutOfMemory.java
 */
class TestCase{
}

image.png

Java 堆內(nèi)存的OutOfMemoryError異常是實(shí)際應(yīng)用中最常見(jiàn)的內(nèi)存溢出異常情況。出現(xiàn)Java 堆內(nèi)存溢出時(shí)，異常堆棧信息“
java.lang.OutOfMemoryError”會(huì)跟著進(jìn)一步提示“Java heapspace”。

要解決這個(gè)區(qū)域的異常，一般的手段是首先通過(guò)內(nèi)存映像分析工具（如EclipseMemory Analyzer）對(duì)dump 出來(lái)的堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)快照進(jìn)行分析，重點(diǎn)是確認(rèn)內(nèi)存中的對(duì)象是否是必要的，也就是要先分清楚到底是出現(xiàn)了內(nèi)存泄漏（Memory Leak）還是內(nèi)存溢出（Memory Overflow）。圖2-5 顯示了使用Eclipse Memory Analyzer 打開(kāi)的堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)快照文件。

如果是內(nèi)存泄漏，可進(jìn)一步通過(guò)工具查看泄漏對(duì)象到GC Roots 的引用鏈。于是就能找到泄漏對(duì)象是通過(guò)怎樣的路徑與GC Roots 相關(guān)聯(lián)并導(dǎo)致垃圾收集器無(wú)法自動(dòng)回收它們的。掌握了泄漏對(duì)象的類型信息，以及GC Roots 引用鏈的信息，就可以比較準(zhǔn)確地定位出泄漏代碼的位置。

如果不存在泄漏，換句話說(shuō)就是內(nèi)存中的對(duì)象確實(shí)都還必須存活著，那就應(yīng)當(dāng)檢查虛擬機(jī)的堆參數(shù)（-Xmx 與-Xms），與機(jī)器物理內(nèi)存對(duì)比看是否還可以調(diào)大，從代碼上檢查是否存在某些對(duì)象生命周期過(guò)長(zhǎng)、持有狀態(tài)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的情況，嘗試減少程序運(yùn)行期的內(nèi)存消耗。

以上是處理Java 堆內(nèi)存問(wèn)題的簡(jiǎn)略思路，處理這些問(wèn)題所需要的知識(shí)、工具與經(jīng)驗(yàn)在后面的幾次分享中我會(huì)做一些額外的分析。

2、java棧溢出

package com.yhj.jvm.memory.stack;
/**
 * @Described：棧層級(jí)不足探究
 * @VM args:-Xss128k
 * @author YHJ create at 2011-11-12 下午08:19:28
 * @FileNmae com.yhj.jvm.memory.stack.StackOverFlow.java
 */
public class StackOverFlow {
 private int i ;
 public void plus() {
 i++;
 plus();
 }
 /**
 * @param args
 * @Author YHJ create at 2011-11-12 下午08:19:21
 */
 public static void main(String[] args) {
 StackOverFlow stackOverFlow = new StackOverFlow();
 try {
 stackOverFlow.plus();
 } catch (Exception e) {
 System.out.println("Exception:stack length:"+stackOverFlow.i);
 e.printStackTrace();
 } catch (Error e) {
 System.out.println("Error:stack length:"+stackOverFlow.i);
 e.printStackTrace();
 }
 }
}

3、常量池溢出（常量池都有哪些信息，我們?cè)诤罄m(xù)的JVM類文件結(jié)構(gòu)中詳細(xì)描述）

package com.yhj.jvm.memory.constant;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
 * @Described：常量池內(nèi)存溢出探究
 * @VM args : -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M
 * @author YHJ create at 2011-10-30 下午04:28:30
 * @FileNmae com.yhj.jvm.memory.constant.ConstantOutOfMemory.java
 */
public class ConstantOutOfMemory { 
 /**
 * @param args
 * @throws Exception
 * @Author YHJ create at 2011-10-30 下午04:28:25
 */
 public static void main(String[] args) throws Exception {
 try {
 List<String> strings = new ArrayList<String>();
 int i = 0;
 while(true){
 strings.add(String.valueOf(i++).intern());
 }
 } catch (Exception e) {
 e.printStackTrace();
 throw e;
 } 
 } 
}

4、方法去溢出

package com.yhj.jvm.memory.methodArea;
 
import java.lang.reflect.Method;
 
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
 
/**
 * @Described：方法區(qū)溢出測(cè)試
 * 使用技術(shù) CBlib
 * @VM args : -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M
 * @author YHJ create at 2011-11-12 下午08:47:55
 * @FileNmae com.yhj.jvm.memory.methodArea.MethodAreaOutOfMemory.java
 */
public class MethodAreaOutOfMemory {
 
 /**
 * @param args
 * @Author YHJ create at 2011-11-12 下午08:47:51
 */
 public static void main(String[] args) {
 while(true){
 Enhancer enhancer = new Enhancer();
 enhancer.setSuperclass(TestCase.class);
 enhancer.setUseCache(false);
 enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
 @Override
 public Object intercept(Object arg0, Method arg1, Object[] arg2,
 MethodProxy arg3) throws Throwable {
 return arg3.invokeSuper(arg0, arg2);
 }
 });
 enhancer.create();
 }
 }
 
}
/**
 * @Described：測(cè)試用例
 * @author YHJ create at 2011-11-12 下午08:53:09
 * @FileNmae com.yhj.jvm.memory.methodArea.MethodAreaOutOfMemory.java
 */
class TestCase{
 
}

5、直接內(nèi)存溢出

package com.yhj.jvm.memory.directoryMemory;
 
import java.lang.reflect.Field;
 
import sun.misc.Unsafe;
 
/**
 * @Described：直接內(nèi)存溢出測(cè)試
 * @VM args: -Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M
 * @author YHJ create at 2011-11-12 下午09:06:10
 * @FileNmae com.yhj.jvm.memory.directoryMemory.DirectoryMemoryOutOfmemory.java
 */
public class DirectoryMemoryOutOfmemory {
 
 private static final int ONE_MB = 1024*1024;
 private static int count = 1;
 
 /**
 * @param args
 * @Author YHJ create at 2011-11-12 下午09:05:54
 */
 public static void main(String[] args) {
 try {
 Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
 field.setAccessible(true);
 Unsafe unsafe = (Unsafe) field.get(null);
 while (true) {
 unsafe.allocateMemory(ONE_MB);
 count++;
 }
 } catch (Exception e) {
 System.out.println("Exception:instance created "+count);
 e.printStackTrace();
 } catch (Error e) {
 System.out.println("Error:instance created "+count);
 e.printStackTrace();
 }
 
 }
 
}