java虛擬機（JVM）是java平臺的基石，任何java程序都是在JVM上運行的。java編譯器把java程序編譯成class文件，然後把class文件載入JVM中運行，JVM屏蔽了底層的硬件，所有的class文件只在JVM中運行，實現了一次編寫到處運行(Write Once Run Anywhere)的宏偉目標。
JVM內部結構包括：
- 類加載子系統
- 運行時數據區
- 執行引擎
本文只介紹運行時數據區的結構。
JVM運行時數據區結構
- 方法區
虛擬機共享的數據區，每個虛擬機只有一個方法區。主要存儲已被虛擬機加載的類的信息、常量、靜態變量等數據。 - 堆區
虛擬機共享的數據區，每個虛擬機只有一個堆區。java 堆是虛擬機管理的內存中最大的一塊區域，存儲所有的對象實例以及數組。由於堆區是多線程共享的，所以不是線程安全的。 - 棧區
每個線程都有自己獨立的棧區，棧區是線程安全的，是java方法執行的內存模型。每個方法在執行時都會創建一個棧幀（stack frame）用於存儲本地變量表、操作數棧、幀數據等。隨着方法調用的結束，相應的棧幀數據也隨之刪除。 - 程序計數器
每個線程都有自己獨立的程序計數器，指向當前指令的地址。 - 本地方法棧
每個線程都有自己獨立的本地方法棧，用於存儲調用本地方法（native method）的信息。
下面我們來驗證一下，對象是不是存在堆區的，方法調用相關的數據是不是存在棧區的。
堆區溢出
java堆用於存儲對象實例，只要不斷的創建對象，並保證避免垃圾回收機制清除這些對象，在達到最大堆容量限制的時候就會產生內存溢出異常。-Xmx10m參數表示把堆區的最大容量變小調成10M，-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError參數表示生成堆區快照文件。
vm 參數：-Xmx10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* vm args: -Xmx10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
*/
public class HeapOOM {
static class OOMObject {
}
public static void main(String[] args) {
List<OOMObject> list = new ArrayList<>();
while(true) {
list.add(new OOMObject());
}
}
}
輸出結果
第一行 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 表示java堆區空間溢出，說明了對象是存儲在堆區中的。
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid10876.hprof ...
Heap dump file created [13387910 bytes in 0.036 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:261)
at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(ArrayList.java:235)
at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(ArrayList.java:227)
at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:458)
at jvm.HeapOOM.main(HeapOOM.java:17)
在項目的路徑下會生成 java_pid10876.hprof 文件，這個文件就是dump出來的堆轉儲快照文件。我們用Memory Analyzer打開看一下。
點擊上圖最下面的details鏈接可以看到更詳細的信息：
可以看到OOMObject對象佔了93%的內存，罪魁禍首就是它了。
棧區溢出
每個方法在執行時都會創建一個棧幀，-Xss160k參數表示棧區的容量爲160k，然後遞歸調用方法，讓棧區溢出。
vm 參數： -Xss160k
/**
* vm args: -Xss160k
*/
public class JavaVMStackSOF {
static int stackLength = 1;
/**
* 遞歸調用，使其超出棧的最大深度
*/
public void stackLeak() {
stackLength++;
stackLeak();
}
public static void main(String[] args) {
JavaVMStackSOF javaVMStackSOF = new JavaVMStackSOF();
try{
javaVMStackSOF.stackLeak();
}catch (Throwable e) {
System.out.println("stack length: " + stackLength);
throw e;
}
}
}
輸出結果
Exception in thread “main” java.lang.StackOverflowError 表示java棧區空間溢出，說明了方法調用是存儲在棧區中的。
stack length: 772
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
at JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:12)
at JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:13)
at JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:13)
at JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:13)
at JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:13)
......
瞭解了一些JVM的知識對我們平時編程還是很有用的哦，比如看到java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 異常就知道是堆區溢出了，可能是對象創建太多了；看到java.lang.StackOverflowError異常就知道是棧區溢出了，馬上去查查是不是方法調用有問題。
這樣定位問題是不是更精準了呢？
