JVM(一）記憶體區域、記憶體溢位
一、JVM 記憶體區域
Java虛擬機器在執行時，會把記憶體空間分為若干個區域，根據《Java虛擬機器規範（Java SE 7 版）》的規定，Java虛擬機器所管理的記憶體區域分為如下部分：方法區、堆記憶體、虛擬機器棧、本地方法棧、程式計數器。
1、方法區
方法區主要用於儲存虛擬機器載入的類資訊、常量、靜態變數，以及編譯器編譯後的程式碼等資料。在jdk1.7及其之前，方法區是堆的一個“邏輯部分”（一片連續的堆空間），但為了與堆做區分，方法區還有個名字叫“非堆”，也有人用“永久代”（HotSpot對方法區的實現方法）來表示方法區。
從jdk1.7已經開始準備“去永久代”的規劃，jdk1.7的HotSpot中，已經把原本放在方法區中的靜態變數、字串常量池等移到堆記憶體中，（常量池除字串常量池還有class常量池等），這裡只是把字串常量池移到堆記憶體中；在jdk1.8中，方法區已經不存在，原方法區中儲存的類資訊、編譯後的程式碼資料等已經移動到了元空間（MetaSpace）中，元空間並沒有處於堆記憶體上，而是直接佔用的本地記憶體（NativeMemory）。根據網上的資料結合自己的理解對jdk1.3~1.6、jdk1.7、jdk1.8中方法區的變遷畫了張圖如下
2、堆記憶體
堆記憶體主要用於存放物件和陣列，它是JVM管理的記憶體中最大的一塊區域，堆記憶體和方法區都被所有執行緒共享，在虛擬機器啟動時建立。在垃圾收集的層面上來看，由於現在收集器基本上都採用分代收集演算法，因此堆還可以分為新生代（YoungGeneration）和老年代（OldGeneration），新生代還可以分為 Eden、From Survivor、To Survivor。
3、程式計數器
程式計數器是一塊非常小的記憶體空間，可以看做是當前執行緒執行位元組碼的行號指示器，每個執行緒都有一個獨立的程式計數器，因此程式計數器是執行緒私有的一塊空間，此外，程式計數器是Java虛擬機器規定的唯一不會發生記憶體溢位的區域。
4、虛擬機器棧
虛擬機器棧也是每個執行緒私有的一塊記憶體空間，它描述的是方法的記憶體模型：
5、本地方法棧
本地方法棧與虛擬機器棧的區別是，虛擬機器棧執行的是 Java 方法，本地方法棧執行的是本地方法（Native Method）,其他基本上一致，在 HotSpot 中直接把本地方法棧和虛擬機器棧合二為一。
6、元空間
jdk1.8 中，已經不存在永久代（方法區），替代它的一塊空間叫做 “ 元空間 ”，和永久代類似，都是 JVM 規範對方法區的實現，但是元空間並不在虛擬機器中，而是使用本地記憶體，元空間的大小僅受本地記憶體限制，但可以通過 -XX:MetaspaceSize 和 -XX:MaxMetaspaceSize 來指定元空間的大小。
二、JVM 記憶體溢位
1、堆記憶體溢位
堆記憶體中主要存放物件、陣列等，只要不斷地建立這些物件，並且保證 GC Roots 到物件之間有可達路徑來避免垃圾收集回收機制清除這些物件，當這些物件所佔空間超過最大堆容量時，就會產生 OutOfMemoryError 的異常。堆記憶體異常示例如下：
/**
* 設定最大堆最小堆：-Xms20m -Xmx20m
* 執行時，不斷在堆中建立OOMObject類的例項物件，且while執行結束之前，GC Roots(程式碼中的oomObjectList)到物件(每一個OOMObject物件)之間有可達路徑，垃圾收集器就無法回收它們，最終導致記憶體溢位。
*/
public class HeapOOM {
static class OOMObject {
}
public static void main(String[] args) {
List<OOMObject> oomObjectList = new ArrayList<>();
while (true) {
oomObjectList.add(new OOMObject());
}
}
}
執行後會報異常，在堆疊資訊中可以看到 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 的資訊，說明在堆記憶體空間產生記憶體溢位的異常。 新產生的物件最初分配在新生代，新生代滿後會進行一次 Minor GC，如果 Minor GC 後空間不足會把該物件和新生代滿足條件的物件放入老年代，老年代空間不足時會進行 Full GC，之後如果空間還不足以存放新物件則丟擲 OutOfMemoryError 異常。 常見原因：記憶體中載入的資料過多如一次從資料庫中取出過多資料；集合對物件引用過多且使用完後沒有清空；程式碼中存在死迴圈或迴圈產生過多重複物件；堆記憶體分配不合理；網路連線問題、資料庫問題等。
2、虛擬機器棧/本地方法棧溢位
（1）StackOverflowError：當執行緒請求的棧的深度大於虛擬機器所允許的最大深度，則丟擲StackOverflowError，簡單理解就是虛擬機器棧中的棧幀數量過多（一個執行緒巢狀呼叫的方法數量過多）時，就會丟擲StackOverflowError異常。 最常見的場景就是方法無限遞迴呼叫：
/**
* 設定每個執行緒的棧大小：-Xss256k
* 執行時，不斷呼叫doSomething()方法，main執行緒不斷建立棧幀併入棧，導致棧的深度越來越大，最終導致棧溢位。
*/
public class StackSOF {
private int stackLength=1;
public void doSomething(){
stackLength++;
doSomething();
}
public static void main(String[] args) {
StackSOF stackSOF=new StackSOF();
try {
stackSOF.doSomething();
}catch (Throwable e){//注意捕獲的是Throwable
System.out.println("棧深度："+stackSOF.stackLength);
throw e;
}
}
}
上述程式碼執行後丟擲：Exception in thread “Thread-0” java.lang.StackOverflowError 的異常。
（2）OutOfMemoryError：如果虛擬機器在擴充套件棧時無法申請到足夠的記憶體空間，則丟擲 OutOfMemoryError。
虛擬機器中可以供棧佔用的空間≈可用實體記憶體 - 最大堆記憶體 - 最大方法區記憶體，比如一臺機器記憶體為 4G，系統和其他應用佔用 2G，虛擬機器可用的實體記憶體為 2G，最大堆記憶體為 1G，最大方法區記憶體為 512M，那可供棧佔有的記憶體大約就是 512M，假如我們設定每個執行緒棧的大小為 1M，那虛擬機器中最多可以建立 512個執行緒，超過 512個執行緒再建立就沒有空間可以給棧了，就報 OutOfMemoryError 異常了。
/**
* 設定每個執行緒的棧大小：-Xss2m
* 執行時，不斷建立新的執行緒（且每個執行緒持續執行），每個執行緒對一個一個棧，最終沒有多餘的空間來為新的執行緒分配，導致OutOfMemoryError
*/
public class StackOOM {
private static int threadNum = 0;
public void doSomething() {
try {
Thread.sleep(100000000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
final StackOOM stackOOM = new StackOOM();
try {
while (true) {
threadNum++;
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
stackOOM.doSomething();
}
});
thread.start();
}
} catch (Throwable e) {
System.out.println("目前活動執行緒數量：" + threadNum);
throw e;
}
}
}
上述程式碼執行後會報異常，在堆疊資訊中可以看到 java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread 的資訊，無法建立新的執行緒，說明是在擴充套件棧的時候產生的記憶體溢位異常。 總結：線上程較少的時候，某個執行緒請求深度過大，會報 StackOverflow 異常，解決這種問題可以適當加大棧的深度（增加棧空間大小），也就是把 -Xss 的值設定大一些，但一般情況下是程式碼問題的可能性較大；在虛擬機器產生執行緒時，無法為該執行緒申請棧空間了，會報 OutOfMemoryError 異常，解決這種問題可以適當減小棧的深度，也就是把 -Xss 的值設定小一些，每個執行緒佔用的空間小了，總空間一定就能容納更多的執行緒，但是作業系統對一個程序的執行緒數有限制，經驗值在 3000~5000 左右。 在 jdk1.5 之前 -Xss 預設是 256k，jdk1.5 之後預設是 1M，這個選項對系統硬性還是蠻大的，設定時要根據實際情況，謹慎操作。
3、方法區溢位
方法區主要用於儲存虛擬機器載入的類資訊、常量、靜態變數，以及編譯器編譯後的程式碼等資料，所以方法區溢位的原因就是沒有足夠的記憶體來存放這些資料。 由於在 jdk1.6 之前字串常量池是存在於方法區中的，所以基於 jdk1.6 之前的虛擬機器，可以通過不斷產生不一致的字串（同時要保證和 GC Roots 之間保證有可達路徑）來模擬方法區的 OutOfMemoryError 異常；但方法區還儲存載入的類資訊，所以基於 jdk1.7 的虛擬機器，可以通過動態不斷建立大量的類來模擬方法區溢位。
/**
* 設定方法區最大、最小空間：-XX:PermSize=10m -XX:MaxPermSize=10m
* 執行時，通過cglib不斷建立JavaMethodAreaOOM的子類，方法區中類資訊越來越多，最終沒有可以為新的類分配的記憶體導致記憶體溢位
*/
public class JavaMethodAreaOOM {
public static void main(final String[] args){
try {
while (true){
Enhancer enhancer=new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(JavaMethodAreaOOM.class);
enhancer.setUseCache(false);
enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
@Override
public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
return methodProxy.invokeSuper(o,objects);
}
});
enhancer.create();
}
}catch (Throwable t){
t.printStackTrace();
}
}
}
上述程式碼執行後會報 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 的異常，說明是在方法區出現了記憶體溢位的錯誤。
4、本機直接記憶體溢位
本機直接記憶體（DirectMemory）並不是虛擬機器執行時資料區的一部分，也不是 Java 虛擬機器規範中定義的記憶體區域，但 Java 中用到 NIO 相關操作時（比如 ByteBuffer 的 allocteDirect 方法申請的是本機直接記憶體），也可能會出現記憶體溢位的異常。 轉自：https://gitbook.cn/books/5b6ee92eb8469638412c8b35/index.html