运行时数据区域

• 程序计数器
  线程私有，执行的是Java方法则记录正在执行的虚拟机字节码指令的地址；执行的是本地方法则为空。
  • 可能遇见的问题
    唯一无OOM异常的区域
• Java虚拟机栈
  每执行一个Java方法虚拟机都会同步创建栈帧，存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。
  局部变量表存放基本数据类型、对象引用、returnAddress类型。这些类型的存储空间以局部变量槽来表示，long和double占用两个，其余占用一个。所需内存在编译时期完成分配，不会改变。
  • 可能遇见的问题
    线程请求深度大于虚拟机所允许的深度，抛出StackOverflowError异常；如果虚拟机栈内存可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出OutOfMemoryError异常。
• 本地方法栈
  为虚拟机执行本地方法服务。
• Java堆
  所有线程共享，内存最大的一块，在虚拟机启动时创建，存放对象实例，几乎所有对象实例都在这里分配内存。
  垃圾回收器工作的地方。
  • 可能遇见的问题
    堆内存用满且无法扩展，OOM异常。
• 方法区
  所有线程共享，存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。该区域的回收主要针对常量池和类型卸载。
  • 可能遇见的问题
    OOM异常。
• 运行常量池
  是方法区的一部分，在类加载后，会将Class文件中的常量信息表重的字面量、符号引用、符号饮用翻译出来的直接引用放入常量池。
  • 可能遇见的问题
    OOM异常
• 直接内存
  不属于虚拟机运行时数据区，NIO类能使用Native函数库直接分配堆外内存。
  • 可能遇见的问题
    OOM异常。

HotSpot虚拟机对象探秘

对象创建

1. java虚拟机遇到字节码new指令时，检查指令参数是否能在变量池中定位到符号引用，符号引用代表的类是否已经被加载、解析、初始化。如果没有则执行类加载过程。
2. 类加载完成后，为新生对象分配内存，对于规整的java堆，使用指针碰撞进行分配。对于不规整的java堆，使用空闲列表进行分配。
3. 并发情况下要考虑内存分配的线程安全。
   1）利用CAS和失败重试保证更新操作的原子性。
   2）根据线程预先划分java堆，为线程分配本地线程分配缓冲（TLAB），只有本地缓冲区用完了才需要同步锁定，分配新的缓冲区。
4. 内存分配结束后，对内存空间初始化为零值。
5. 进行必要的设置：对象是哪个类的实例，如何找到类的元数据信息、哈希码、GC分代年龄，存储在对象头中。
6. 执行<init>()方法，对对象进行初始化。

对象的内存布局

对象在内存中布局分为：对象头、实例数据、对齐填充

• 对象头分为mark word和类型指针，对于数组对象还有长度信息。
• 实例数据存储对象的字段内容。
• 对其填充保证对象是8字节的整数倍。

对象访问的定位

定位方式分为句柄、直接指针。

句柄

• 优点：节省访问时间开销

  
  
  直接指针
• 优点：对象引用中存储的句柄地址比较稳定，不会随着对象的移动而改变。

实战OOM异常

Java堆溢出

1. 出现报错“java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space”
2. 通过内存影响分析工具获得堆转储快照，判断是内存泄漏还是内存溢出。
3. 对于内存泄漏，查看泄漏对象到GC Roots的引用链，找到垃圾回收器无法回收他们原因。对于内存溢出，检查堆参数是否可以调整，再从代码上检查是否有些对象生命周期过长，持有状态时间过长， 存储结构设计不合理。

虚拟机栈和本地方法栈溢出

一般栈支持1000-2000层的递归调用，若出现多线程导致的内存溢出，则可以减少最大堆和栈容量来换取更多的线程。

方法区和运行时常量池溢出

1. 出现报错“java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space”

本机直接内存溢出

1. 出现报错“java.lang.OutOfMemoryError”，内存溢出后的dump文件很小，程序中又使用了DirectMemory。