談談對JVM的理解

        JVM可謂是學習JAVA基礎中的基礎了，但仍有很多同窗對JVM概念仍是比較模糊，甚至沒有據說過，對java的理解也只是在基礎語法 層面，本文就將對JVM進行初步介紹，因篇幅所限，只能介紹JVM基礎，如須要進一步學習，建議閱讀機械工業出版社出版的《深刻理解JAVA虛擬機》。

        請尊重做者勞動成果，轉載請標明原文連接：

　　 http://www.javashuo.com/article/p-cxaoypfi-mm.html

        Java虛擬機規範中規定的JVM以下圖所示：

        能夠看出，JVM由JVM運行時數據區（圖示中藍色框包含部分）、執行引擎、本地庫接口、本地方法庫組成。

 

        JVM運行時數據區，分爲線程共享部分（方法區、堆）和線程隔離區（虛擬機棧、本地方法棧和程序計數器）。

        1.方法區

         用於存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、即時編譯器編譯後的代碼等數據。

        運行時常量池(Runtime Constant Pool)是方法區的一部分。.Class文件中除了有類的版本/字段/方法/接口等描述信息外,還有一項信息是常量池(Constant Pool Table),用於存放編譯期生成的各類字面量和符號引用,這部份內容將類在加載後進入方法區的運行時常量池中存放.

運行時常量區的內容並不僅是在編譯期間產生，經過String.intern()也能夠實如今運行時向常量區中添加內容。

        須要注意的是：從JDK8開始，方法區被元數據區替代了。具體的緣由和二者的區別能夠參考官網。

 

        2.堆

        是JVM中最大的一塊內存區域，該區域的目的只是用於存儲對象實例及數組。該區域也是GC的最主要區域。

        根據Java虛擬機規範的規定,Java堆能夠處於物理上不連續的內存空間中,只要邏輯上是連續的便可,就像咱們的磁盤空間同樣.在實現時,既能夠實現固定大小的,也能夠是可擴展的,不過當前主流的虛擬機都是按照可擴展來實現的(經過-Xmx和-Xms控制).若是在堆中沒有內存完成實例分配,而且堆也沒法再擴展時,就會拋出OutOfMemoryError異常。

 

        3.虛擬機棧

        每一個線程方法在執行時都會建立一個棧幀，包含局部變量表、返回地址、操做數棧等信息。每一個方法的執行與完成就對應的棧幀的入棧與出棧過程 。局部變量表佔用空間的大小在編譯期就肯定了。這裏須要注意：若是線程請求的棧深度大於虛擬機所容許的深度，將會拋出StackOverflowError異常；若是虛擬機棧能夠動態擴展（當前大部分的Java虛擬機均可動態擴展，只不過Java虛擬機規範中也容許固定長度的虛擬機棧），當擴展時沒法申請到足夠的內存時將會拋出OutOfMemoryError異常。

 

        4.本地方法棧

        與虛擬機棧相似，不過其中執行是本地方法。對於HotSpot虛擬機而言，本地方法棧和虛擬機棧是統一的。

 

        5.程序計數器

       是一個小的內存空間，若是線程正在執行的是一個java方法，則此內存區域記錄正在執行的虛擬機字節碼指令的地址；若是線程正在執行的是native方法，則計算器中的值爲空。此內存區域是惟一一個在JAVA虛擬機規範中沒有規定任何OutOfMemoryError狀況的區域。

 

        這幾部分都有相關的JDK自帶工具能夠分析查看，好比jps, jstack, jmap, jhat, jstat等，還有圖形化工具jconsole,jvisualvm，但對於Linux服務器就無能爲力了。

 

        好了，關於JVM就講完了，接下來進行提問：JVM哪些區域會發生OOME，以及各自緣由是什麼?

 

        堆內存不足是最多見的 OOM 緣由之一，拋出的錯誤信息是「java.lang.OutOfMemoryError:Java heap space」，緣由可能千奇百怪，例如，可能存在內存泄漏問題；也頗有可能就是堆的大小不合理，好比咱們要處理比較可觀的數據量，可是沒有顯式指定 JVM 堆大小或者指定數值偏小；或者出現 JVM 處理引用不及時，致使堆積起來，內存沒法釋放等。

        而對於 Java 虛擬機棧和本地方法棧，這裏要稍微複雜一點。若是咱們寫一段程序不斷的進行遞歸調用，並且沒有退出條件，就會致使不斷地進行壓棧。相似這種狀況，JVM 實際會拋出 StackOverFlowError；固然，若是 JVM 試圖去擴展棧空間的的時候失敗，則會拋出 OutOfMemoryError。

        對於老版本的 Oracle JDK，由於永久代的大小是有限的，而且 JVM 對永久代垃圾回收（如，常量池回收、卸載再也不須要的類型）很是不積極，因此當咱們不斷添加新類型的時候，永久代出現 OutOfMemoryError 也很是多見，尤爲是在運行時存在大量動態類型生成的場合；相似 Intern 字符串緩存佔用太多空間，也會致使 OOM 問題。對應的異常信息，會標記出來和永久代相關：「java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space」。

        隨着元數據區的引入，方法區內存已經再也不那麼窘迫，因此相應的 OOM 有所改觀，出現 OOM，異常信息則變成了：「java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace」。

        直接內存不足，也會致使 OOM。

 

        後記：

        JVM是JAVA面試過程當中最容易被問到的基礎題目，在本篇JVM介紹完後，後面還準備了更多有意思的JAVA基礎面試題，這些將做爲提高JAVA基礎能力的免費系列課程，從面試題出發，對每一個問題觸類旁通，以點帶面，不作不求甚解之人，最終目標不是學會答題，而是學會題目自己涉及到的全部知識點。暫定的所有面試題目課程包含以下內容：

        談談你對JVM的理解？

        final,finally,finalize有什麼區別？

        String,StringBuffer,StringBuilder有什麼區別？

        Exception和Error有什麼區別？

        Hashtable,HashMap,TreeMap有什麼區別？

        Vector,ArrayList,LinkedList有什麼區別？

        int和Integer有什麼區別？

        接口和抽象類有什麼區別？

        如何保證集合是線程安全的？

        談談你知道的設計模式？

 

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