java内存区域及溢出异常

Posted 2020-09-25 叶落之秋

内存划分：

java虚拟机在执行java程序过程中会把内存分为以下区域进行管理

线程私有的
　　虚拟机栈
　　　　局部变量表
　　　　　　基本数据类型
　　　　　　　　long和double占用两个slot
　　　　　　对象引用
　　　　　　返回地址

　　　　操作数栈
　　　　动态链接
　　　　方法出口等信息

　　　　抛出异常：

　　　　　　栈深度过大 StackOverflowError
　　　　　　申请内存空间不足 OutOfMemoryError

　　程序计数器

　　本地方法栈
线程共享的
　　堆
　　　　虚拟机启东时创建
　　方法区
　　　　常量池的回收和类型的卸载
　　　　运行常量池：字面量和符号引用 翻译出来的直接引用

　　直接内存

　　　　NIO可以使用Native函数库直接分配，这样能显著增加效率，因为不用在java堆和native堆中复制数据

　　　　然而，分配内存时如果直接内存加java内存超过计算机物理内存限制，就会报出OutOfMemoryError

 

 

虚拟机对象：
对象的创建:
　　1.new定义到常量池中的一个符号
　　2.检查符号代表的类是否被装载 解析 初始化
　　　　如果没有，加载类
　　3.加载完类后，为新生对象分配内存（类加载后会确定分配的内存大小）

　　　　内存分配方法：
　　　　　　如果内存是规整的 指针碰撞（指针移动对象的内存大小的位置）
　　　　　　如果内存是交错的 空闲列表 列表记录哪些内存是可用的，分配对象实例时分配给足够大的内存给对象，并更新列表

　　　　　　选择哪种分配方法由java堆是否规整来决定，堆是否规整由java回收器是否采用压缩整理功能决定

　　　　分配内存的线程安全问题
　　　　　　对分配内存的动作进行同步处理
　　　　　　TLAB 本地分配缓冲区 每个线程预先分配一块内存，哪个线程要分配内存，就在哪个线程上面分配，只有在TLAB用尽并分配新的TLAB时才需要同步锁
　　4.内存分配之后，内存空间都初始化为零值
　　5.对对象进行必要设置，设置对象头（类 元数据 hashcode gc年代）

对象的布局：
　　对象头
　　　　运行时数据
　　　　　　HashCode GC分代年龄 锁状态标识 线程持有的锁 偏向线程id 偏向时间戳
　　　　类型指针
　　　　　　如果是数组，对象头要保存记录数组的长度信息
　　实例数据
　　　　虚拟机分配策略
　　对齐填充
　　　　hotpot虚拟机需要对象的大小是8个字节的整数倍 对象头正好是8个字节的倍数 如果实例数据没有对齐时，需要用对齐填充来补充

对象的访问定位：
　　引用定义在栈上，虚拟机规范没有定义引用以何种方式定位对象位置，由虚拟机自身来完成，主流访问方式两种：
　　1.句柄

　　　　

　　　　好处：对象移动时，只需要改变句柄的实例数据指针，不需要改变栈中本地变量的指针（它指向）

　　2.直接指针

　　　　

　　　　好处 速度更快，节省一次指针定位的时间

 

OutOfMemoryError
java堆溢出：

　　通过-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError可以在虚拟机异常时候dump出当前堆转储快照以便事后分析
　　VM Args:-Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOutOfMemoryError

　　MAT Tool插件安装

　　内存转存储分析工具的Eclipse Memory Analyzer的使用

/**
 * 
 */
package com.gengsc.oom;

/**
 * VM args:-Xss2M
 * 
 * @author shichaogeng
 *
 * 2017年6月26日
 */
public class JavaVMOOM {

    private void dontStop() {
        while (true) {
            //...
        }
    }
    
    public void StackLeakByThread() {
        while (true) {
            Thread thread = new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    dontStop();
                }
            });
            thread.start();
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        JavaVMOOM oom = new JavaVMOOM();
        oom.StackLeakByThread();
    }
}

通过不断的建立线程可以导致OutOfMemoryError

这种异常很奇特，为每个线程分配的内存越大，反而越容易产生内存溢出

这是什么原因呢，操作系统为每个进程分配内存是有限制的，减去Xms，减去MaxPermSize，剩下的就分给虚拟机栈和本地方法栈了，每个线程分配内存越大，线程数量越少，越易产生内存溢出异常

正确的处理方式就是减少java堆的大小和栈内存来换取线程数量。

 

方法区域和运行时常量池内存溢出：

String.intern()方法：当常量池中存在string时，返回这个字符串对象，不存在时，添加到常量池并返回字符串的引用。

关于String#intern()的详细内容可以点我