深入了解Java虚拟机（1）java内存区域与内存溢出异常

java内存区域与内存溢出异常

一、运行时数据区域

　　1.程序计数器：线程私有，用于存储当前所执行的指令位置

　　2.Java虚拟机栈：线程私有，描叙Java方法执行模型；执行方法时都会创建一个栈帧，存储局部变量，基本类型变量，引用等信息

　　3.Java本地方法栈：线程私有，为虚拟机使用到的Native方法服务

　　4.Java堆：线程共享，是垃圾收集器的主要工作地方；存储对象实例等

　　5.方法区：线程共享；存储类信息，常量，静态变量等

　　　　运行时常量：存放编译时生成的各种字面量和符号引用

　　6.直接内存：机器的内存

二、虚拟机对象

　　1.对象的创建

先检查常量池能否定位到此类的符号引用，并检查类是否已经加载初始化，否则要先执行加载过程；
为对象分配内存：计算空间并从堆中划分一块连续或不连续的区域；使用的是cas+失败重试，避免线程安全问题（因为对象创建十分频繁，不知道当前内存有没有被分配出去）
初始化内存空间：将分配的内存空间初始化0值
设置对象基本信息：元数据、hash码、gc等
执行java的init初始化：

　　2.对象的内存布局

　　　　对象头：存储对象的hash码、锁状态等和类型指针（对象所指向类的元数据）

　　　　实例数据：对象真正存储的信息

　　　　对齐填充：填充符合规则

　　3.对象的访问定位

　　　　对象的访问，通过java栈上的reference数据，它维护了一个指向对象的引用

　　　　访问方式：句柄和直接访问

　　　　　　句柄：堆中维护句柄池，reference指向句柄，句柄中包含了对象实例数据和类型数据的地址信息

　　　　　　　　移动方便，直接修改句柄中的实例数据即可；开销大，多了一次指针定位

　　　　　　直接：reference直接指向对象地址

　　　　　　　　速度快

三、实战OutofMemoryERROR

　　1.java堆溢出

　　　　参数：-Xms堆最小值；-Xmx堆最大值；-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError出现溢出时内存快照分析

　　　　堆中存放的是对象：可以创建大量对象来实现堆溢出：heap space

　　2.栈溢出

　　　　参数：-Xss设置栈值

　　　　栈深度，可以通过无限递归增加栈深度、或创建大量线程实现

//递归来StackOverFlower
public class JavaVMStackSOF {
    private int stackLength = 1；
    public void stackLeak（）{
        stackLength++；
        stackLeak（）；
    }
    public static void main（String[] args）throws Throwable{
        JavaVMStackSOF oom = new JavaVMStackSOF（）；
        try {
            oom.stackLeak（）；
        } catch（Throwable e）{
            System.out.println（"stack length：" + oom.stackLength）；
            throw e；
        }
    }
}

　　3.方法区和常量池溢出

　　　　参数：-XX:PermSize方法区大小；-XX:MaxPermSize方法区最大大小

　　　　　　在JDK1.6前，可以通过创建大量的String，虚拟机会复制对象放入常量池，从而溢出

　　　　　　在1.7及以后，不可以这样，因为虚拟机只会在常量池中保存首次出现此对象时对象的引用

　　　　　　方法区的溢出：方法区保存的是类的信息，通过产生大量的动态类来溢出，如spring其实也是通过动态代理产生的类

public class JavaMethodAreaOOM{
    public static void main（String[]args）{
        while（true）{//创建大量的动态类，动态代理OOMObject
            Enhancer enhancer=new Enhancer（）；
            enhancer.setSuperclass（OOMObject.class）；
            enhancer.setUseCache（false）；
            enhancer.setCallback（new MethodInterceptor（）{
                public Object intercept（Object obj,Method method,Object[]args,MethodProxy proxy）throws Throwable{
                    return proxy.invokeSuper（obj,args）；
                }}
            ）；
            enhancer.create（）；
        }}
        static class OOMObject{
    }
}

　　String.intern（）是一个Native方法，它的作用是：如果字符串常量池中已经包含一个等于此String对象的字符串，则返回代表池中这个字符串的String对象；否则，将此String对象包含的字符串添加到常量池中，并且返回此String对象的引用

　　JDK6及以前：方法区（永久代）是单独的，常量池在方法区内

　　JDK7：去永久代

public class RuntimeConstantPoolOOM{
    public static void main（String[]args）{
        String str1=new StringBuilder（"计算机"）.append（"软件"）.toString（）；
        System.out.println（str1.intern（）==str1）；
        String str2=new StringBuilder（"ja"）.append（"va"）.toString（）；
        System.out.println（str2.intern（）==str2）；
    }
}

　　这段代码在JDK 1.6中运行，会得到两个false，而在JDK 1.7中运行，会得到一个true和一个false。

　　产生差异的原因是：在JDK 1.6中，intern()方法会把首次遇到的字符串实例复制到永久代中，返回的也是永久代中这个字符串实例的引用，而由StringBuilder创建的字符串实例在Java堆上，所以必然不是同一个引用，将返回false。

　　而JDK 1.7:intern()实现不会再复制实例，只是在常量池中记录首次出现的实例引用，因此intern()返回的引用和由StringBuilder创建的那个字符串实例是同一个。

　　对str2比较返回false是因为“java”这个字符串在执行StringBuilder.toString（）之前已经出现过，字符串常量池中已经有它的引用了，不符合“首次出现”的原则，而“计算机软件”这个字符串则是首次出现的，因此返回true

　　注意：1.7及以后保存的是首次出现的引用；理解上面的分析

　　4.本机直接内存

　　　　参数：-XX：MaxDirectMemorySize直接内存大小；默认==最大堆内存