JVM 各區(qū)域的用途以及潛在出現(xiàn)異常的示例

2019-11-14 08:44:31

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供稿：網(wǎng)友

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程序計(jì)數(shù)器

用于給字節(jié)碼解釋器來選取嚇一跳需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令。每個(gè)線程有一個(gè)獨(dú)立的程序計(jì)數(shù)器去，且各個(gè)線程之間互不影響。如果線程正在執(zhí)行一個(gè)Java方法，這個(gè)計(jì)數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令的內(nèi)存地址；如果執(zhí)行的是Native方法。在計(jì)數(shù)器為Undefined。此區(qū)域是JVM規(guī)范中唯一一個(gè)不存在OOM的區(qū)域

虛擬機(jī)棧（局部變量空間）

存放編譯器可知的各種基本數(shù)據(jù)類型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）、對象應(yīng)用（reference）。64位的double、long占用2個(gè)槽。內(nèi)存空間在編譯期間就能確定，當(dāng)進(jìn)入一個(gè)方式時(shí)，這個(gè)方法需要分配的局部變量空間是完全確定的,通過-Xss設(shè)置內(nèi)存容量

異常狀況：

StackOverflowError 棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度

OOM 如果虛擬機(jī)?？梢詣討B(tài)擴(kuò)展（當(dāng)前大部分Java虛擬機(jī)都可以動態(tài)擴(kuò)展，只不過Java虛擬機(jī)規(guī)范中的也允許固定長度的虛擬機(jī)棧），如果擴(kuò)展是無法申請到足夠的內(nèi)存

在單個(gè)線程下，無論是猶豫棧幀太大還是虛擬機(jī)棧容量太小，當(dāng)內(nèi)存無法分配的時(shí)候，虛擬機(jī)拋出的都是StackOverflowError

/*** VM Args：-Xss128k* * stack length:2402 Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError*/public class JavaVMStackSOF {PRivate int stackLength = 1;public void stackLeak() {    stackLength++;    stackLeak();}public static void main(String[] args) throws Throwable {    JavaVMStackSOF oom = new JavaVMStackSOF();    try {        oom.stackLeak();    } catch (Throwable e) {        System.out.println("stack length:" + oom.stackLength);        throw e;    }}}如果測試時(shí)不限于單線程，通過不斷的建立線程的方式到是可以產(chǎn)生內(nèi)存溢出的異常。但是這樣產(chǎn)生的內(nèi)存溢出異常與占空間是否足夠大并不存在任何聯(lián)系，或者準(zhǔn)確的說，在這種情況下，為每個(gè)線程的棧分配的內(nèi)存越大，反而越容易產(chǎn)生內(nèi)存溢出的異常。
因?yàn)?a href="http://www.companysz.com/system.asp">操作系統(tǒng)分配給每個(gè)進(jìn)程的內(nèi)存是有限制的，譬如32的window限制為2GB。此測試是通過創(chuàng)建大量的線程。每個(gè)線程占用棧內(nèi)存分配大量的內(nèi)存，導(dǎo)致系統(tǒng)沒有足夠的內(nèi)存。使其不能自動擴(kuò)展
/** * VM Args：-Xss2M （這時(shí)候不妨設(shè)大些） * * java.lang.OutOfMemoryError:unable to create new native thread */public class JavaVMStackOOM {       private void dontStop() {              while (true) {              }       }       public void stackLeakByThread() {              while (true) {                     Thread thread = new Thread(new Runnable() {                            @Override                            public void run() {                                   dontStop();                            }                     });                     thread.start();              }       }       public static void main(String[] args) throws Throwable {              JavaVMStackOOM oom = new JavaVMStackOOM();              oom.stackLeakByThread();       }}本地方法棧
跟虛擬機(jī)棧類似，只是一個(gè)是虛擬機(jī)執(zhí)行Java方法，一個(gè)是執(zhí)行Native方法
異常狀況：
StackOverflowError 棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度
OOM
Java堆
線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，從內(nèi)存回收角度來看，基本都采用分代收集算法，所以分為新生代、老年代。再細(xì)致一點(diǎn)可以分為Eden空間、From Survivor空間、To Survivor空間等。-Xmx -Xms控制堆空間大小
異常狀況：
1.OOM 堆無法擴(kuò)展時(shí)
/** * VM Args：-Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError *  * java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space */public class HeapOOM {    static class OOMObject {    }    public static void main(String[] args) {        List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();        while (true) {            list.add(new OOMObject());        }    }}方法區(qū)
線程間共享。存儲已經(jīng)被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編輯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)，在HotSpot虛擬機(jī)中可以稱為永生代。
運(yùn)行時(shí)常量在1.6及之前是方法區(qū)的一部分（String.intern()動態(tài)加入常量池） -XX:MaxPermSize控制大小。在JDK1.7及之后的版本是在Java堆中開辟的一塊內(nèi)存
異常狀況：
OOM
/*** 需要在JDK1.6上才能復(fù)現(xiàn)，JDK1.7及之后版本的JVM已經(jīng)將運(yùn)行時(shí)常量池從方法區(qū)中移了出來，在Java 堆（Heap）中開辟了一塊區(qū)域存放運(yùn)行時(shí)常量池。* 在JDK1.7上運(yùn)行的效果則會一直執(zhí)行，直到堆內(nèi)存使用完畢* VM Args：-XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M ** java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space*/public class RuntimeConstantPoolOOM {public static void main(String[] args) {    // 使用List保持著常量池引用，避免Full GC回收常量池行為    List<String> list = new ArrayList<String>();    // 10MB的PermSize在integer范圍內(nèi)足夠產(chǎn)生OOM了    int i = 0;    while (true) {        list.add(String.valueOf(i++).intern());    }}}/*** VM Args： -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M* java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space* 一直創(chuàng)建動態(tài)類*/public class JavaMethodAreaOOM {public static void main(String[] args) {    while (true) {        Enhancer enhancer = new Enhancer();        enhancer.setSuperclass(OOMObject.class);        enhancer.setUseCache(false);        enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {            public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {                return proxy.invokeSuper(obj, args);            }        });        enhancer.create();    }}static class OOMObject {}}直接內(nèi)存（不屬于虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)區(qū)的一部分）
NIO可以使用Native函數(shù)庫直接分配對外的內(nèi)存，然后通過存儲在Java對中的DirectByteBuffer對象作為這塊內(nèi)存的引用進(jìn)行操作。受限于機(jī)器物理內(nèi)存，可以通過-XX:MaxDirectMemorySize制定，如果不制定，默認(rèn)與Java堆最大值(-Xmx)一樣
異常狀況：
1.OOM
/** * VM Args：-Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M *  * java.lang.OutOfMemoryError */public class DirectMemoryOOM {    private static final int _1MB = 1024 * 1024;    public static void main(String[] args) throws Exception {        Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];        unsafeField.setaccessible(true);        Unsafe unsafe = (Unsafe) unsafeField.get(null);        while (true) {            unsafe.allocateMemory(_1MB);        }    }}
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