java虚拟机（JVM）是java平台的基石，任何java程序都是在JVM上运行的。java编译器把java程序编译成class文件，然后把class文件载入JVM中运行，JVM屏蔽了底层的硬件，所有的class文件只在JVM中运行，实现了一次编写到处运行(Write Once Run Anywhere)的宏伟目标。
JVM内部结构包括：
- 类加载子系统
- 运行时数据区
- 执行引擎
本文只介绍运行时数据区的结构。
JVM运行时数据区结构
- 方法区
虚拟机共享的数据区，每个虚拟机只有一个方法区。主要存储已被虚拟机加载的类的信息、常量、静态变量等数据。 - 堆区
虚拟机共享的数据区，每个虚拟机只有一个堆区。java 堆是虚拟机管理的内存中最大的一块区域，存储所有的对象实例以及数组。由于堆区是多线程共享的，所以不是线程安全的。 - 栈区
每个线程都有自己独立的栈区，栈区是线程安全的，是java方法执行的内存模型。每个方法在执行时都会创建一个栈帧（stack frame）用于存储本地变量表、操作数栈、帧数据等。随着方法调用的结束，相应的栈帧数据也随之删除。 - 程序计数器
每个线程都有自己独立的程序计数器，指向当前指令的地址。 - 本地方法栈
每个线程都有自己独立的本地方法栈，用于存储调用本地方法（native method）的信息。
下面我们来验证一下，对象是不是存在堆区的，方法调用相关的数据是不是存在栈区的。
堆区溢出
java堆用于存储对象实例，只要不断的创建对象，并保证避免垃圾回收机制清除这些对象，在达到最大堆容量限制的时候就会产生内存溢出异常。-Xmx10m参数表示把堆区的最大容量变小调成10M，-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数表示生成堆区快照文件。
vm 参数：-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());
}
}
}
输出结果
第一行 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 表示java堆区空间溢出，说明了对象是存储在堆区中的。
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)
在项目的路径下会生成 java_pid10876.hprof 文件，这个文件就是dump出来的堆转储快照文件。我们用Memory Analyzer打开看一下。
点击上图最下面的details链接可以看到更详细的信息：
可以看到OOMObject对象占了93%的内存，罪魁祸首就是它了。
栈区溢出
每个方法在执行时都会创建一个栈帧，-Xss160k参数表示栈区的容量为160k，然后递归调用方法，让栈区溢出。
vm 参数： -Xss160k
/**
* vm args: -Xss160k
*/
public class JavaVMStackSOF {
static int stackLength = 1;
/**
* 递归调用，使其超出栈的最大深度
*/
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;
}
}
}
输出结果
Exception in thread “main” java.lang.StackOverflowError 表示java栈区空间溢出，说明了方法调用是存储在栈区中的。
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)
......
了解了一些JVM的知识对我们平时编程还是很有用的哦，比如看到java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 异常就知道是堆区溢出了，可能是对象创建太多了；看到java.lang.StackOverflowError异常就知道是栈区溢出了，马上去查查是不是方法调用有问题。
这样定位问题是不是更精准了呢？
