JVM內存區域與內存溢出異常

Java虛擬機在執行java程序時會把它所管理的內存會分爲若干個不一樣的數據區域，不一樣的區域在內存不足時會拋出不一樣的異常。

1、運行時數據區域的劃分

（1）程序計數器
程序計數器（Program Counter Register）是一塊比較小的內存空間，它能夠看做是當前線程所執行的字節碼的行號指示器；
PCR爲線程私有內存，程序計數器是惟一一個在Java虛擬機規範中沒有規定任何OOM狀況的區域。

（2）方法區
方法區（Method Area）與Java堆同樣，是各個線程共享的內存區域，它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。
也稱爲永久代（Permanent Generation）但隨着Java8的到來，已放棄永久代改成採用Native Memory來實現方法區的規劃。
此區域回收目標主要是針對常量池的回收和對類型的卸載。

（3）JVM棧
虛擬機棧（Java Virtual Machine Stacks）描述的是Java方法執行的內存模型：每一個方法在在執行的同時都會建立一個棧幀（Stack Frame）用於存儲局部變量表、操做數棧、動態連接、方法接口等信息。每一個方法從調用直至執行完成的過程，就對應着一個棧幀在虛擬機棧中入棧出棧的過程。
Java虛擬機棧也是線程私有，它的生命週期與線程相同。
Java內存區常分爲堆內存（Heap）和棧內存（Stack）；

OOM狀況：
線程請求的棧深度>虛擬機所運行的最大深度；
虛擬機動態擴展時沒法申請到足夠的內存

（4）本地方法棧
與虛擬機棧做用很類似，區別是虛擬機棧爲虛擬機執行java方法服務，而本地方法棧則是爲虛擬機用到的Native方法服務。和虛擬機棧同樣可能拋出StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。

（5）Java堆
Java堆是被全部線程共享的一塊內存區域，在虛擬機啓動時建立。主要存放對象實例。
Java堆是垃圾收集器管理的主要區域，其可細分爲新生代和老年代。若是在堆中沒有內存完成實例分配，而且也沒法再擴展時，會拋出OutOfMemoryError異常。

（6）直接內存
直接內存（Direct Memory）並非虛擬機運行時數據區的一部分，也不是虛擬機規範中定義的內存區域。
能在一些場景中顯著提升性能，由於避免了在Java堆和Native堆中來回複製數據。
直接內存的分配不會受到Java堆大小的限制，但會收到本機總內存（RAM以及SWAP/分頁文件）大小以及處理器尋址空間的限制。
設置Xmx等參數信息時注意不能忽略直接內存，否則會引發OOM。

2、對象的訪問定位

Java程序須要經過棧上的reference數據來操做堆上的具體對象，
對象訪問方法取決於不一樣的JVM實現，目前主流訪問方式有使用句柄和直接指針2種。

（1）句柄訪問

Java堆中劃分出一塊內存做爲句柄池，reference中存儲對象的句柄地址，句柄中包含對象實例數據與類型數據各自的具體地址信息；

 

（2）直接指針訪問

Java堆對象的佈局中必須考慮如何放置訪問類型數據的相關信息，reference中存儲對象地址；

 

（3）兩種訪問方式比較
使用句柄訪問最大的好處是reference中存儲的是穩定的句柄地址，在對象被移動（GC時移動對象是很廣泛的行爲）時只會改變句柄中的實例數據指針，而reference自己不須要修改；
使用直接指針訪問方式的最大好處是速度更快，它節省了一次指針定位的時間開銷，因爲對象訪問在Java中很是頻繁，所以這類開銷聚沙成塔後也是一項很是可觀的執行成本；
HotSpot虛擬機採用指針訪問方式進行對象訪問，從整個軟件開發範圍看，各類語言和框架使用句柄來訪問的狀況也很是常見。

3、幾種內存溢出異常及解決

虛擬機主要的幾種異常是OutOfMemoryError異常和虛擬機棧和本地方法棧溢出，以及運行時常量池溢出等。

（1）OutOfMemoryError異常

除了程序計數器外，虛擬機內存的其餘幾個運行時區域都有發生OutOfMemoryError(OOM)異常的可能，

java堆用於存儲對象實例，咱們只要不斷的建立對象，而且保證GC Roots到對象之間有可達路徑來避免垃圾回收機制清除這些對象，就會在對象數量達到最大堆容量限制後產生內存溢出異常。
出現這種異常，通常手段是先經過內存映像分析工具(如Eclipse Memory Analyzer)對dump出來的堆轉存快照進行分析，重點是確認內存中的對象是不是必要的，先分清是由於內存泄漏(Memory Leak)仍是內存溢出(Memory Overflow)。
若是是內存泄漏，可進一步經過工具查看泄漏對象到GC Roots的引用鏈。因而就能找到泄漏對象時經過怎樣的路徑與GC Roots相關聯並致使垃圾收集器沒法自動回收。
若是不存在泄漏，那就應該檢查虛擬機的參數(-Xmx與-Xms)的設置是否適當。

（2）虛擬機棧和本地方法棧溢出
若是線程請求的棧深度大於虛擬機所容許的最大深度，將拋出StackOverflowError異常。
若是虛擬機在擴展棧時沒法申請到足夠的內存空間，則拋出OutOfMemoryError異常
這裏須要注意每一個線程分配到的棧容量越大，能夠創建的線程數就越少，創建線程時候就越容易耗盡剩餘內存。

按虛擬機默認參數，棧深度在大多數狀況下達到1000~2000徹底沒問題，對於正常方法調用（包括遞歸），這個深度應該徹底夠用；

但若是是創建過多線程致使內存溢出，在不能減小線程數或者更換X64位虛擬機的狀況下，就只能經過減小最大堆和減小棧容量來換取更多的線程

（3）方法區和運行時常量區溢出
java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
運行時常量池溢出（HotSpot虛擬機中的永久代），
若是要向運行時常量池中添加內容，最簡單的作法就是使用String.intern()這個Native方法。

運行時常量池溢出（HotSpot虛擬機中的永久代），
若是要向運行時常量池中添加內容，最簡單的作法就是使用String.intern()這個Native方法。
該方法的做用是若是池中已經包含一個等於此String的字符串，則返回表明池中這個字符串的String對象；不然，將此String對象包含的字符串添加到常量池中，而且返回此String對象的引用。
因爲常量池分配在方法區內，咱們能夠經過-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize限制方法區的大小，從而間接限制其中常量池的容量。

 

4、Java如何得到JVM內存使用狀況 

要得到JVM相關的內存信息，須要使用Runtime類的totalMemory(), maxMemory() 和 freeMemory()三個方法。

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import java.text.DecimalFormat;   public class Test{   /** * 顯示JVM總內存，JVM最大內存和總空閒內存 */ public void displayAvailableMemory() {   DecimalFormat df = new DecimalFormat(「 0.00 ″) ;   //顯示JVM總內存 long totalMem = Runtime.getRuntime().totalMemory();   System.out.println(df.format(totalMem 1000000F) + 」 MB」);   //顯示JVM嘗試使用的最大內存 long maxMem = Runtime.getRuntime().maxMemory(); System.out.println(df.format(maxMem 1000000F) + 」 MB」);   //空閒內存 long freeMem = Runtime.getRuntime().freeMemory(); System.out.println(df.format(freeMem 1000000F) + 」 MB」);   }   /** * Starts the program * @param args the command line arguments */ public static void main(String[] args) { new Main().displayAvailableMemory(); } }

　　

參考

JVM學習筆記（二）Java內存區域與內存溢出異常

Java 內存區域與內存溢出

 

轉：http://www.cnblogs.com/binyue/p/3927105.html