内存溢出与内存泄漏

堆溢出

内存泄露

内存溢出

栈溢出

StackOverflowError

OutOfMemoryError

小结

相关推荐

Java JVM知识汇总

运行时的数据区(Runtime Data Area)

==========================

本文主要看 JVM 内存模型主要指运行时的数据区，包括 5 个部分，如下图所示。

虚拟机栈：也叫方法栈，是线程私有的，线程在执行每个方法时，JVM 都会在虚拟机栈中创建一个栈帧，用来存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。调用方法时执行入栈，方法返回时执行出栈。

本地方法栈：与栈类似，也是用来保存线程执行方法时的信息，不同的是，执行 Java 方法使用栈，而执行 native 方法使用本地方法栈。

程序计数器：保存着当前线程所执行的字节码位置，每个线程工作时都有一个独立的计数器。程序计数器为执行 Java 方法服务，执行 native 方法时，程序计数器为空(Undefined)。

栈、本地方法栈、程序计数器这三个部分都是线程独占的。

堆：是 JVM 管理的内存中最大的一块，堆被所有线程共享，目的是为了存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配。当堆内存没有可用的空间时，会抛出 OOM 异常。根据对象存活的周期不同，JVM 把堆内存进行分代管理，由垃圾回收器来进行对象的回收管理。

方法区：也是各个线程共享的内存区域，又叫非堆区。用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据，JDK 1.7 中的永久代和 JDK 1.8 中的 Metaspace 都是方法区的一种实现。

注意：面试回答这个问题时，要答出两个要点：一个是各部分的功能，另一个是哪些线程共享，哪些独占。

下面咱们详细来了解这五个部分。

1. 虚拟机栈(Stack)

===============

虚拟机栈也是线程私有的，与线程的生命周期同步。在 Java 虚拟机规范中，对这个区域规定了两种异常状况：

1. StackOverflowError：当线程请求栈深度超出虚拟机栈所允许的深度时抛出。

2. OutOfMemoryError：当 Java 虚拟机动态扩展到无法申请足够内存时抛出。

在我们学习 Java 虚拟机的的过程当中，经常会看到一句话：

JVM 基于栈，而 Dalvik(DVM) 基于寄存器。

这里的"基于栈"指的就是虚拟机栈。虚拟机栈的初衷是用来描述 Java 方法执行的内存模型，线程在执行每个方法时，JVM 都会在虚拟机栈中创建一个栈帧，下面咱们来看看这个栈帧？

栈帧

---

栈帧（Stack Frame）是用于支持虚拟机进行方法调用和方法执行的数据结构，每一个线程在执行某个方法时，都会为这个方法创建一个栈帧。

我们可以这样理解：一个线程包含多个栈帧，而每个栈帧内部包含局部变量表、操作数栈、动态连接、返回地址等。

局部变量表

局部变量表是变量值的存储空间，我们调用方法时传递的参数，以及在方法内部创建的局部变量都保存在局部变量表中。在 Java 编译成 class 文件的时候，就会在方法的 Code 属性表中的 max_locals 数据项中，确定该方法需要分配的最大局部变量表的容量。

注意：系统不会为局部变量赋予初始值（实例变量和类变量都会被赋予初始值），也就是说不存在类变量那样的准备阶段。

操作数栈

操作数栈（Operand Stack）也常称为操作栈，它是一个后入先出栈（LIFO）。

同局部变量表一样，操
作数栈的最大深度也在编译的时候写入方法的Code属性表中的max_stacks数据项中。栈中的元素可以是任意Java数据类型，包括long和double。

当一个方法刚刚开始执行的时候，这个方法的操作数栈是空的。在方法执行的过程中，会有各种字节码指令被压入和弹出操作数栈（比如：iadd指令就是将操作数栈中栈顶的两个元素弹出，执行加法运算，并将结果重新压回到操作数栈中）。

动态链接

动态链接的主要目的是为了支持方法调用过程中的动态连接（Dynamic Linking）。

在一个 class 文件中，一个方法要调用其他方法，需要将这些方法的符号引用转化为其所在内存地址中的直接引用，而符号引用存在于方法区中。

Java 虚拟机栈中，每个栈帧都包含一个指向运行时常量池中该栈所属方法的符号引用，持有这个引用的目的就是为了支持方法调用过程中的动态连接（Dynamic Linking）。

返回地址

当一个方法开始执行后，只有两种方式可以退出这个方法：

• 正常退出：指方法中的代码正常完成，或者遇到任意一个方法返回的字节码指令（如return）并退出，没有抛出任何异常。

• 异常退出：指方法执行过程中遇到异常，并且这个异常在方法体内部没有得到处理，导致方法退出。

无论当前方法采用何种方式退出，在方法退出后都需要返回到方法被调用的位置，程序才能继续执行。而虚拟机栈中的“返回地址”就是用来帮助当前方法恢复它的上层方法执行状态。

一般来说，方法正常退出时，调用者的 PC 计数值可以作为返回地址，栈帧中可能保存此计数值。而方法异常退出时，返回地址是通过异常处理器表确定的，栈帧中一般不会保存此部分信息。

2. 本地方法栈(Native Method Stack)

==============================

本地方法栈和上面介绍的虚拟栈基本相同，只不过是针对本地（native）方法。在开发中如果涉及 JNI 可能接触本地方法栈多一些，在有些虚拟机的实现中已经将两个合二为一了（比如HotSpot）。

3. 程序计数器(Program Counter Register)

===================================

Java 程序是多线程的，CPU 可以在多个线程中分配执行时间片段。当某一个线程被 CPU 挂起时，需要记录代码已经执行到的位置，方便 CPU 重新执行此线程时，知道从哪行指令开始执行。这就是程序计数器的作用。

"程序计数器"是虚拟机中一块较小的内存空间，主要用于记录当前线程执行的位置。

实际上一些我们熟悉的恢复线程操作、分支操作、循环操作、跳转、异常处理等都需要依赖这个计数器来完成。

关于程序计数器还有几点需要格外注意：

1. 在 Java 虚拟机规范中，对程序计数器这一区域没有规定任何 OutOfMemoryError 情况（或许是感觉没有必要吧）。

2. 线程私有的，每条线程内部都有一个私有程序计数器。它的生命周期随着线程的创建而创建，随着线程的结束而死亡。

3. 当一个线程正在执行一个 Java 方法的时候，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址。如果正在执行的是 Native 方法，这个计数器值则为空（Undefined）。

4.堆(Heap)

=========

Java 堆（Heap）是 JVM 所管理的内存中最大的一块，该区域唯一目的就是存放对象实例，几乎所有对象的实例都在堆里面分配，因此它也是 Java 垃圾收集器（GC）管理的主要区域，有时候也叫作"GC 堆"。

同时它也是所有线程共享的内存区域，因此被分配在此区域的对象如果被多个线程访问的话，需要考虑线程安全问题。

按照对象存储时间的不同，堆中的内存可以划分为新生代（Young）和老年代（Old），其中新生代又被划分为 Eden 和 Survivor 区。具体如下图所示：

• 堆空间=新生代(1/3)＋老年代(2/3)

• 新生代= Eden(8/10)+from(1/10)+to(1/10)

图中不同的区域存放具有不同生命周期的对象。这样可以根据不同的区域使用不同的垃圾回收算法，从而更具有针对性，进而提高垃圾回收效率。

Ecen区

---

大多数情况下，对象会在新生代 Eden区中进行分配，当Eden区没有足够空间进行分配时，虚拟机会发起一次Minor GC，Minor GC 相比 Major GC更频繁，回收速度也更快。

通过Minor GC之后，Eden 会被清空，Eden区中绝大部分对象会被回收，而那些无需回收的存活对象，将会进到Survivor 的 From区(若 From区不够，则直接进入Old 区)。

Survivor区

---

Survivor区相当于是 Eden区和 Old区的一个缓冲，类似于我们交通灯中的黄灯。

Survivor 又分为2个区，一个是 From 区，一个是To 区。每次执行 Minor GC,会将Eden区和 From 存活的对象放到Survivor 的 To 区（如果To区不够，则直接进入Old 区)。

速度也更快。

通过Minor GC之后，Eden 会被清空，Eden区中绝大部分对象会被回收，而那些无需回收的存活对象，将会进到Survivor 的 From区(若 From区不够，则直接进入Old 区)。

Survivor区

---

Survivor区相当于是 Eden区和 Old区的一个缓冲，类似于我们交通灯中的黄灯。

Survivor 又分为2个区，一个是 From 区，一个是To 区。每次执行 Minor GC,会将Eden区和 From 存活的对象放到Survivor 的 To 区（如果To区不够，则直接进入Old 区)。