JVM：Java内存区域与内存溢出异常

Posted 2021-12-19 maxm

一.运行时数据区

　　共分为5块：

• 程序计数器      （线程私有，当前线程所执行的字节码的行号指示器）
• Java虚拟机栈  （线程私有，证明周期与线程相同，描述的是Java方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧，用于存储：局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息）
• 本地方法栈      （线程私有，本地方法栈类似于虚拟机栈，只不过执行的是Native方法）
• Java堆　　       (线程共享的一块内存区域，几乎所有的对象实例以及数组都要在堆上分配）
• 方法区              (线程共享，存储已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)
• 直接内存         （并不属于JVM但是需要讲一下）

    1.1  Java虚拟机栈
　　　　局部变量表： 存放了编译期可知的基本数据类型和对象引用和returnAddress类型。

　　局部变量表所需的内存空间在编译期完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在栈帧中分配多大的局部变量空间是完全正确的，在方法运行期间不会改变局部变量表的大小。

　　在Java虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常情况：

• 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的栈深度，将抛出StackOverflowError异常
• 如果虚拟机可以动态扩展，扩展时无法申请到足够的内存，就会抛出OutOfMemoryError异常

 

　1.2  Java堆

　　　因为几乎所有的对象实例都要分配到堆上，而GC的主要清理目标就是对象实例，所以，Java堆是GC的主要区域。

　　　由于现在的收集器大都采用分代收集算法，所以Java堆还可以细分：新生代和老年代；再细致一点还可以分为Eden空间，from Survivor空间 和 to Survivor空间。

　　　具体 回收算法和方案  稍后 详细讲解

　

　1.3 对象的创建

1. 检查这个new  指令的参数是否能够在常量池定位到一个类的符号引用，并且检查这个符号引用代表的类是否已被加载、解析和初始化过。如果没有则执行类加载。
2. 为新生对象分配内存-指针碰撞: 堆内存是规整的，则只需要移动指针获取相应大小的空间；空闲列表：堆内存不规整，需要维护一个列表记录哪些内存空间可用，从列表中获取然后分配。会产生同步问题，CAS +失败重试机制。
3. 内存分配完成之后，给内存空间初始化为零值（不含对象头）。
4. 设置必要信息（属于哪个类的实例，类的元数据，对象的哈希码）.
5. 虚拟机部分对象已完成，接下来按照程序构造，初始化对象

 二. OutOfMemoryError 和  StackOverflowError

　　　　

1.java堆溢出  示例：

　　配置参数：-Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError（dump当前内存堆的转储快照）

public class LeetCode 

    // 堆溢出
    static class OOMobject 

    public static void main(String[] args)
        // 堆溢出
        List<OOMobject> list = new ArrayList<>();

        while(true)
            list.add(new OOMobject());
        

    

 

使用Jhat查看解析快照文件。

　　解决方案：1.查看是否是内存泄露，可以用工具查看GC Roots与对象的关联路径  判断哪些对象是无用的，什么原因导致GC无法回收

　　　　　　　2.如不存在泄露，应当查看 堆参数 也就是 -Xmx 和 -Xms，看一下物理内存是否还允许堆内存调大一些

　　　　　　　3.从代码上检查是否存在某些对象的生命周期过长、持有状态时间过长的情况，尝试优化代码减少内存消耗。　

　　　　　　　

2.虚拟机栈溢出

public class LeetCode 

    private int stackLength = 1;

    public static void main(String[] args) throws Throwable
        LeetCode leetCode = new LeetCode();
        try
            leetCode.stackLeak();
         catch (Throwable e) 
            System.out.println("stack length:" + leetCode.stackLength);
            throw e;
        
    

　　public void stackLeak() 
    　　stackLength++;
   　　 stackLeak();
　　

　　使用 -Xss参数，减小栈的内存容量。结果抛出StackOverFlowError异常。