JVM学习之自动内存管理机制（一）

一、java内存区域与内存溢出异常（简介）

A. 根据《java虚拟机规范（java SE 7 版》的规定），java细腻及所管理的内存宝库以下几个运行时数据区域：

• 程序计数器：一块较小的内存空间，可以看做是当前线程所执行的字节码的信号指示器。多线程是线程切换需要恢复到正确的执行位置，所以每个线程都拥有独立的程序计数器，此类内存区域则为“线程私有”的内存。
• java虚拟机栈：线程私有，生命周期和线程同步，方法执行时同步创建，用于储存局部变量，操作数栈，动态链接，方法出口等信息。这里注意，虚拟机栈有可动态扩展和固定深度，如果是固定深度，线程请求深度超出栈固定深度就会抛出StackOverflowError异常，或者在栈动态扩展到超出内存限制的时候会抛出OutOfMemoryError异常。
• 本地方法栈：与虚拟机栈相似，不过虚拟机栈是为了执行java方法，而本地方法栈是为虚拟机找到本地方法服务的，简单来说可以当做和本地的一个链接口。
• java堆：虚拟机管理的最大一块内存，所有线程共享，虚拟机启动时创建。因是垃圾收集管理器主要管理区域，又称GC堆。后面具体介绍堆中内存分配和回收细节。
• 方法区：所有线程共享区，储存已被虚拟机加载的类信息，常亮，静态变量，即使编译器编译后的代码等数据。注意区别于堆的长久代。此区域很少发生GC，主要针对常量池回收与类型卸载。
• 运行时常量池：方法区的一部分。class文件有一部分常量池信息，存放编译期生成的各种字面量和符号引用，在类加载之后进去方法区存入运行时常量池。但运行时常量池并非是只有编译器才能产生，运行期也可以将新的常量放入此区域，例如String类的intern()方法。
• 直接内存：独立于java虚拟机规范中定义的内存区域，例如NIO类，可以直接引用native方法分配堆外内存，所以在配置虚拟机参数时，容易忽略此部分内存导致超出物流内存抛出OutOfMemoryError异常

B. HotSpot虚拟机在Java堆中对象的分配，布局和访问

1. 对象创建：除去引用检测，类加载过程，此处主要关注新生对象内存分配策略：“指针碰撞”，“空闲列表”；从堆内存是否规整和对象创建频繁度考虑选取分配策略。同时，进行分配动作同步——CAS配置失败重试，或者将每个线程在内存中预分配一小块内存（TLAB）两种方法解决分配并发问题。之后对象的一些设置这里不细谈。
2. 对象的内存布局：

• 对象头：

　　　　　　1.Mark Word

　　　　　　

 　　　　　　2.类型指针，即对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。

• 实例数据：对象真正储存的有效信息。

• 对齐填充：非必然存在，起占位符的作用。HotSpot VM的自动内存管理要求对象地址必须是8字节的整数倍，用于填充补齐。

　　3.对象的访问定位：

　　　　1.句柄式访问：稳定

　　　　　　

　　　　2.直接指针式：快速，HotSpot使用

　　　　　　

 C 内存溢出异常及排除

　　1.java堆溢出

　　　　a.内存泄漏：通过工具查看快照找到GC Roots和泄漏对象间的引用链，排查泄漏位置；

　　　　b.内存溢出：检查虚拟机堆参数（-Xms和-Xmx）和物理机内存大小比例，优化代码，减少长生命周期的对象等；

　　2.栈溢出：HotSpot虚拟机并不区分虚拟机栈和本地方法栈，即-Xoss参数（本地方法栈大小设置）无效，只有-Xss对栈大小设置有效

　　　　在单线程时，无论是栈帧太大还是栈容量太小，内存无法分配时抛出的都是StackOverflowError异常，多线程时线程栈越大越容易出现OutOfMemoryError，物理内存是有限的，除去堆，方法区，计数　器，本地方法栈，虚拟机栈等容量，线程栈的大小决定了最大线程数的上限。

　　3.方法区和运行时常量池溢出（-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize设置，限制方法区大小）

　　　　方法区是一个很少发生GC的区域，所以在生成大量Class的应用中，特别注意此类内存溢出异常

　　4.本机直接内存溢出（默认等于java堆最大内存，通过-XX:MaxDirectMemorySize参数指定）

　　　　此类异常的明显特征就是无明显的异常，但Dump文件一般很小，并且如果程序中直接或者间接使用了NIO，可以考虑检查这方面原因