Java內(nèi)存區(qū)域與內(nèi)存溢出異常

運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域

java虛擬機(jī)內(nèi)存分區(qū)

程序計(jì)數(shù)器

• 當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器
• 當(dāng)前線程私有
• 不會(huì)出現(xiàn)OutOfMemoryError情況

java虛擬機(jī)棧

• 線程私有，生命周期與線程相同
• java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型，每個(gè)方法執(zhí)行的同時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀，存儲(chǔ)局部變量表(基本類型、對象引用)、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息
• StackOverflowError異常：當(dāng)線程請求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度
• OutOfMemoryError異常：如果棧的擴(kuò)展時(shí)無法申請到足夠的內(nèi)存

本地方法棧

與虛擬機(jī)棧相似，主要為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)，在HotSpot虛擬機(jī)中直接把本地方法棧與虛擬機(jī)棧二合一

Java堆(Java Heap)

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。此區(qū)域的唯一目的就是存儲(chǔ)對象實(shí)例。java堆是垃圾收集器管理的主要區(qū)域。java堆還可以細(xì)分為：新生代與老年代。在細(xì)一點(diǎn)有Eden空間、Form Survivor空間、To Survivor空間等。

• 可以通過-Xmx和-Xms控制堆的大小
• OutOfMemoryError異常：當(dāng)在堆中沒有內(nèi)存完成實(shí)例分配，且堆也無法再擴(kuò)展時(shí)。

方法區(qū)

• 線程間共享
• 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)
• OutOfMemoryError異常：當(dāng)方法區(qū)無法滿足內(nèi)存的分配需求時(shí)

運(yùn)行時(shí)常量池

• 方法區(qū)的一部分
• 用于存放編譯期生成的各種字面量與符號(hào)引用
• OutOfMemoryError異常：當(dāng)常量池?zé)o法再申請到內(nèi)存時(shí)

直接內(nèi)存

• NIO可以使用Native函數(shù)庫直接分配堆外內(nèi)存，堆中的DirectByteBuffer對象作為這塊內(nèi)存的引用進(jìn)行操作
• 大小不受Java堆大小的限制，受本機(jī)(服務(wù)器)內(nèi)存限制
• OutOfMemoryError異常：系統(tǒng)內(nèi)存不足時(shí)

HotSpot虛擬機(jī)

對象的創(chuàng)建

虛擬機(jī)遇到一條new指令時(shí)，首先將去檢查這個(gè)對象的參數(shù)是否在常量池中定位到一個(gè)類的符號(hào)引用，并且檢查這個(gè)符號(hào)引用代表的類是否已被加載、解析和初始化過。如果沒有，必須先執(zhí)行類的加載過程。
在類加載檢查通過后，虛擬機(jī)將為新生對象分配內(nèi)存。對象所需內(nèi)存大小再類加載完成后便可確定。內(nèi)存分配可以采用“指針碰撞”與“空閑列表”的方式。

對象的訪問定位

java程序需要通過棧上的reference數(shù)據(jù)來操作堆上的具體對象。訪問方式有使用句柄和直接指針兩種。

• 句柄訪問 java堆中將會(huì)劃分出一塊內(nèi)存來作為句柄池，reference中存儲(chǔ)的就是對象的句柄地址，而句柄中包含了對象實(shí)例數(shù)據(jù)與類型數(shù)據(jù)各自的具體地址信息
• 直接指針訪問 java堆對象的布局中必須考慮如何放置訪問類型數(shù)據(jù)的相關(guān)信息，reference中存儲(chǔ)的就是對象地址

OOM異常的解決思路

生成Dump快照文件：

• 通過jvm參數(shù)--XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError可以讓JVM在出現(xiàn)內(nèi)存溢出是Dump出當(dāng)前的內(nèi)存轉(zhuǎn)儲(chǔ)快照
• 用jmap生產(chǎn)dump文件，win通過任務(wù)管理器查看tomcat的進(jìn)程pid，linux用ps命令查看進(jìn)程pid,然后用jmap命令

先通過內(nèi)存映像分析工具(如Eclipse的Memory Analyzer)進(jìn)行分析，常見的情況有：

• 內(nèi)存泄露，對象已經(jīng)死了，無法通過垃圾收集器進(jìn)行自動(dòng)回收，通過找出泄露的代碼位置和原因，才好確定解決方案；
• 內(nèi)存溢出，內(nèi)存中的對象都還必須存活著，這說明Java堆分配空間不足，檢查堆設(shè)置大?。?Xmx與-Xms），檢查代碼是否存在對象生命周期太長、持有狀態(tài)時(shí)間過長的情況。

OOM異常示例：

package oom;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * VM Args: -Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
* @ClassName: HeapOOM 
*
 */
public class HeapOOM {
    static class OOMObject{
        
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();
        while(true){
            list.add(new OOMObject());
        }
    }
}

參考

《深入理解java虛擬機(jī) JVM高級(jí)特性與最佳實(shí)踐》