棧異常

1. 如果線程請(qǐng)求分配的棧容量超過(guò)JVM允許的最大容量時(shí)，會(huì)拋出StackOverflowError異常
2. 如果java虛擬機(jī)椨岸ぃ可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)展寸认，并且擴(kuò)展的動(dòng)作已經(jīng)嘗試過(guò)纵顾，但是無(wú)法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存去擴(kuò)展，會(huì)拋出OutOfMemoryError
3. 如果創(chuàng)建新線程時(shí)沒(méi)有足夠的內(nèi)存去創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的java虛擬機(jī)棧间唉，也會(huì)拋出OutOfMemoryError

public class JavaVMStackSOF{

    private int stackLength = 1;

    public void stackLeak(){
        stackLength++;
        stackLeak(); // 遞歸調(diào)用自己
    }

    public static void main(String[] args){
        JavaVMStackSOF sof = new JavaVMStackSOF();
        try{
            sof.stackLeak();
        }catch(Throwable e){
            System.out.println("stack length=" + sof.stackLength);
            throw e;
        }
    }
}

執(zhí)行結(jié)果：

bash> java JavaVMStackSOF -Xss128K

stack length=18357
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
    at JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:7)
    at JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:7)

而一直分配新的線程绞灼，死循環(huán)，就會(huì)導(dǎo)致OOM呈野，這里就不演示了低矮。

所有的對(duì)象依然在堆中，局部變量表际跪、操作數(shù)棧中只有對(duì)應(yīng)的reference引用商佛，以及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型。

堆

• 堆是所有線程全局共享的內(nèi)存空間姆打，一般也是jvm內(nèi)存區(qū)域中最大的一部分良姆，幾乎所有對(duì)象都在其中。

• 是GC回收的主要區(qū)域幔戏，所以也叫g(shù)c堆玛追。

• 為了提高不同線程在堆中內(nèi)存分配時(shí)的效率，減少?zèng)_突闲延，有的jvm實(shí)現(xiàn)會(huì)為每個(gè)線程在創(chuàng)建時(shí)同時(shí)創(chuàng)建TLAB痊剖，即threadlocal allocating buffer。線程在各自的tlab中分配對(duì)象垒玲，當(dāng)tlab中內(nèi)存用完時(shí)陆馁，才會(huì)加鎖，然后去堆中再去申請(qǐng)新的內(nèi)存合愈。

• java堆還有一種劃分方式叮贩，就是新生代、老年代這種分代劃分佛析。

• java堆可以在物理上不連續(xù)的空間上分配益老，只要邏輯上看起來(lái)是連續(xù)的即可〈缒可以使用-Xmx捺萌，-Xms來(lái)設(shè)定堆空間的最大和最小值。

• 當(dāng)java堆空間已經(jīng)不足以分配一個(gè)新對(duì)象膘茎，并且無(wú)法擴(kuò)展新空間桃纯，即使垃圾回收也無(wú)法會(huì)受到足夠的空間酷誓，就會(huì)報(bào)OutOfMemoryError異常。

堆和棧的關(guān)聯(lián)

Snip20180510_13.png

如上圖所示：

• obj只是一個(gè)引用慈参，存放在執(zhí)行這條語(yǔ)句的線程的java虛擬機(jī)棧中呛牲，其中一個(gè)slot存儲(chǔ)了這個(gè)reference。
• obj指向了java堆中的內(nèi)存地址驮配，這個(gè)地址對(duì)應(yīng)object對(duì)象。
• Object對(duì)象頭中一般會(huì)存放當(dāng)前實(shí)例對(duì)應(yīng)的類型信息着茸，用于從方法區(qū)中尋找到對(duì)應(yīng)的類信息壮锻。

int a = 1;

int[] array = new int[] {1,2};

a是局部變量，而且是基本數(shù)據(jù)類型涮阔，會(huì)直接存在java虛擬機(jī)棧中猜绣，不過(guò)這個(gè)其實(shí)算是jvm提供的一種性能優(yōu)化，引用類型還是會(huì)放在堆中的敬特，只是其引用在棧中掰邢，尋址會(huì)存在一定的性能消耗。

array是個(gè)對(duì)象伟阔，array會(huì)作為一個(gè)引用存在棧中辣之，而對(duì)應(yīng)的數(shù)組對(duì)象會(huì)存儲(chǔ)在堆中。

Java堆內(nèi)存溢出

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
    -Xmx20m -Xms20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
 */
public class HeapOOM{

    static class MyObect{}

    public static void main(String[] args){

        List<MyObect> list = new ArrayList<MyObect>();

        for(;;){
            list.add(new MyObect());
        }
    }
}

執(zhí)行的時(shí)候帶上jvm參數(shù)皱炉。會(huì)報(bào)錯(cuò)OutOfMemoryError怀估。

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid2173.hprof ...
Heap dump file created [27844982 bytes in 0.135 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3210)
    at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3181)
    at java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:265)
    at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(ArrayList.java:239)
    at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(ArrayList.java:231)
    at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:462)
    at HeapOOM.main(HeapOOM.java:16)

Process finished with exit code 1

后面詳細(xì)說(shuō)明對(duì)應(yīng)的調(diào)試。

方法區(qū)

1. 方法區(qū)也是各個(gè)線程共享的合搅。
2. 用于存儲(chǔ)已經(jīng)被jvm加載到方法區(qū)中的類型信息多搀。
3. gc效率很低，一般用于運(yùn)行時(shí)常量池的數(shù)據(jù)回收和類的卸載灾部。

運(yùn)行時(shí)常量池

1. 是方法區(qū)的一個(gè)組成部分
2. 存儲(chǔ)Java類文件中常量信息康铭，用于存儲(chǔ)編譯期就生成好的字面量和符號(hào)引用。這部分信息在類被加載到方法區(qū)支行赌髓，會(huì)存入運(yùn)行時(shí)常量池从藤。
3. ?存在運(yùn)行期間生成的常量，比如string的intern方法對(duì)應(yīng)的常量春弥。

永久代—>方法區(qū)

1. jdk6之前呛哟，hotspot使用永久代來(lái)實(shí)現(xiàn)方法去。
2. jdk7中匿沛，開(kāi)始移除永久代：
   1. 符號(hào)表被移入native heap中
   2. 字符串常量和類的靜態(tài)引用被移到j(luò)ava heap中
3. jdk8中扫责，metaspace替代永久代，metaspace是在native heap中的逃呼。

演示代碼：

public class RuntimeConstantPoolChange {

    public static void main(String[] args){

        String str1 = new StringBuilder("alan").append("jin").toString();
        System.out.println(str1 == str1.intern());  // intern：初次鳖孤，如果不存在者娱，會(huì)加入到常量池中，但是返回的是本身的reference苏揣，返回true

        // 如果存在黄鳍，則返回的是方法區(qū)中地址，而str1返回的是堆中地址,所以下面兩個(gè)輸出全是false

        String str2 = new StringBuilder("alan").toString();
        System.out.println(str2.intern() == str2); // false

        String str3 = new StringBuilder("java").toString();  // java 關(guān)鍵字已經(jīng)存在平匈，而且是在方法區(qū)中框沟，不在堆中，false
        System.out.println(str3.intern() == str3);

    }
}

方法區(qū)中OOM的代碼：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * VM args: -Xmx10m -Xms10m
 */
public class RuntimeConstantPoolOOM {

    public static void main(String[] args){

        List<String> strings = new ArrayList<>();

        int i = 0;

        // 在1.6版本中增炭，int的取值范圍2的31次方忍燥，足夠撐滿永久代，所以會(huì)oom
        // 在1.7及以上的jdk版本中隙姿，運(yùn)行時(shí)常量池在java heap中梅垄，可以永久執(zhí)行下去。但是如果java heap太小输玷，會(huì)廚下以下異常：
        while (true){
            strings.add(String.valueOf(i++).intern());
        }
    }
}

GC overhead limt exceed

檢查是Hotspot VM 1.6定義的一個(gè)策略队丝，通過(guò)統(tǒng)計(jì)GC時(shí)間來(lái)預(yù)測(cè)是否要OOM了，提前拋出異常欲鹏，防止OOM發(fā)生机久。Sun 官方對(duì)此的定義是：并行/并發(fā)回收器在GC回收時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)會(huì)拋出OutOfMemroyError。過(guò)長(zhǎng)的定義是貌虾，超過(guò)98%的時(shí)間用來(lái)做GC并且回收了不到2%的堆內(nèi)存吞加。用來(lái)避免內(nèi)存過(guò)小造成應(yīng)用不能正常工作。

方法區(qū)又分成兩個(gè)部分尽狠，PermGen和CodeCache衔憨。其中PermGen存放java類的相關(guān)信息，如靜態(tài)變量袄膏、成員方法和抽象方法等践图。codecache存放JIT編譯后的本地代碼。沉馆？native代碼么码党？

直接內(nèi)存

1. 直接內(nèi)存并不是JVM運(yùn)行時(shí)內(nèi)存的一部分

2. 堆外內(nèi)存，NIO被引入斥黑，目的是為了避免java堆和native堆中來(lái)回復(fù)制數(shù)據(jù)帶來(lái)的性能損耗揖盘。

3. 通過(guò)一個(gè)存儲(chǔ)在java heap中的DirectByteBuffer對(duì)象引用（通過(guò)虛引用(Phantom Reference)來(lái)實(shí)現(xiàn)堆外內(nèi)存的釋放）來(lái)管理native heap中的內(nèi)存空間。

4. 全局共享的內(nèi)存區(qū)域锌奴，能夠被管理兽狭，但是檢測(cè)手段上會(huì)比較簡(jiǎn)陋

5. 會(huì)出現(xiàn)OOM

   import sun.misc.Unsafe;
   
   import java.lang.reflect.Field;
   import java.nio.ByteBuffer;
   
   /**
    * -Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M
    */
   public class DirectByteBufferOOM {
   
       private static final int size = 1024 * 1024 * 128;  // 128M
   
       public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException {
   
           Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0]; // 獲取unsafe對(duì)象
   
           unsafeField.setAccessible(true); // 設(shè)置操作權(quán)限
   
           Unsafe unsafe = (Unsafe) unsafeField.get(null);
   
           System.out.println(sun.misc.VM.maxDirectMemory());
   
           while (true){
               // unsafe.allocateMemory 就是DirectByteBuffer分配內(nèi)存時(shí)使用到的方法,不建議直接使用，只是為了展示
               // unsafe.allocateMemory(size);
   
               // 以上代碼無(wú)法產(chǎn)生OOM，但是下面的方法可以：
               ByteBuffer.allocateDirect(size);
   
               // As the original answer says:
               // Unsafe.allocateMemory() is a wrapper around os::malloc which doesn't care about any memory limits imposed by the VM.
   
               //ByteBuffer.allocateDirect() will call this method but before that,
               // it will call Bits.reserveMemory() (In my version of Java 7: DirectByteBuffer.java:123)
               // which checks the memory usage of the process and throws the exception which you mention.
           }
   
       }
   
   }
   
   

   產(chǎn)生的OOM異常如下：

   10485760
   Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory
    at java.nio.Bits.reserveMemory(Bits.java:694)
    at java.nio.DirectByteBuffer.<init>(DirectByteBuffer.java:123)
    at java.nio.ByteBuffer.allocateDirect(ByteBuffer.java:311)
    at DirectByteBufferOOM.main(DirectByteBufferOOM.java:28)
   
   

   可以看到箕慧，如果是堆外內(nèi)存OOM服球，會(huì)顯示Direct Buffer Memory字樣，或者如果沒(méi)有明確的指示颠焦，但是dump出來(lái)的內(nèi)存很小斩熊，而且代碼中直接或者間接使用了NIO，那么也大概率是堆外內(nèi)存惹的禍伐庭。