图解JVM内存结构及内存/栈溢出原因解析

我不是女神ヾ 2022-06-09 10:45 202阅读 0赞

# 一、背景知识 #

## 1、JVM体系结构 ##

![Center][]

## 2、JVM运行时数据区 ##

![Center 1][]

## 3、JVM内存模型 ##

### JVM运行时内存 = 共享内存区 + 线程内存区 ###

![Center 2][]

## 3-1、共享内存区 ##

共享内存区 = 持久带 + 堆

持久带 = 方法区 + 其他

堆 = Old Space + Young Space

Young Space = Eden + S0 + S1

![Center 3][]

## 3-1-1、持久代 ##

JVM用持久带（Permanent Space）实现方法区，主要存放所有已加载的类信息，方法信息，常量池等等。

可通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize来指定持久带初始化值和最大值。

Permanent Space并不等同于方法区，只不过是Hotspot JVM用Permanent Space来实现方法区而已，有些虚拟机没

有Permanent Space而用其他机制来实现方法区。

## 3-1-2、堆 ##

堆(heap)，主要用来存放类的对象实例信息（包括new操作实例化的对象和定义的数组）。

堆分为Old Space（又名，Tenured Generation）和Young Space。

Old Space主要存放应用程序中生命周期长的存活对象；

Eden(伊甸园)主要存放新生的对象；

S0和S1是两个大小相同的内存区域，主要存放每次垃圾回收后Eden存活的对象，作为对象从Eden过渡到Old Space

的缓冲地带（S是指英文单词Survivor Space）。

堆之所以要划分区间，是为了方便对象创建和垃圾回收，后面垃圾回收部分会解释。

## 3-2、线程内存区 ##

线程内存区=单个线程内存+单个线程内存+.......

单个线程内存=PC Regster+JVM栈+本地方法栈

JVM栈=栈帧+栈帧+.....

栈帧=局域变量区+操作数区+帧数据区

![Center 4][]

在Java中，一个线程会对应一个JVM栈(JVM Stack)，JVM栈里记录了线程的运行状态。

JVM栈以栈帧为单位组成，一个栈帧代表一个方法调用。栈帧由三部分组成：局部变量区、操作数栈、帧数据区。

# 二、堆溢出 #

堆（Heap）是Java存放对象实例的地方。

堆溢出可以分为以下两种情况，这两种情况都会抛出OutOfMemoryError:java heap space异常：

## 1、内存泄漏 ##

内存泄漏是指对象实例在新建和使用完毕后，仍然被引用，没能被垃圾回收释放，一直积累，直到没有剩余

内存可用。

如果内存泄露，我们要找出泄露的对象是怎么被GC ROOT引用起来，然后通过引用链来具体分析泄露的原因。

分析内存泄漏的工具有：Jprofiler，visualvm等。

示例代码：

**\[java\]** [ view plain][view plain] [ copy][view plain] [ print][view plain] [?][view plain]

1.  package com.jvm;  
2.    
3.  import java.util.ArrayList;  
4.  import java.util.List;  
5.  import java.util.UUID;  
6.    
7.  /\*\* 
8.   \* 内存泄漏 
9.   \* @author feizi 
10.  \* @time 2015-1-23上午8:42:53 
11.  \*/  
12. public class OOMTest \{  
13.   
14.     public static void main(String\[\] args) \{  
15.           
16.         List<UUID> list = new ArrayList<UUID>();  
17.         while(true)\{  
18.             list.add(UUID.randomUUID());  
19.         \}  
20.     \}  
21.   
22. \}

package com.jvm;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    import java.util.UUID;
    
    /**
     * 内存泄漏
     * @author feizi
     * @time 2015-1-23上午8:42:53
     */
    public class OOMTest {
    
    	public static void main(String[] args) {
    		
    		List<UUID> list = new ArrayList<UUID>();
    		while(true){
    			list.add(UUID.randomUUID());
    		}
    	}
    
    }

看看控制台的输出结果，因为我这边的JVM设置的参数内存足够大，所以需要等待一定的时间，才能看到效果：

![Center 5][]

如果是用CMD命令行，就可以自己指定参数编译运行了，这样效果就更快一些：

通过下列命令运行程序，注意先要用javac命令将.java源文件编译成.class类字节码文件。

**\[java\]** [ view plain][view plain] [ copy][view plain] [ print][view plain] [?][view plain]

1.  java -Xms10M -Xmx10M -XX:-UseGCOverheadLimit OOMTest

java -Xms10M -Xmx10M -XX:-UseGCOverheadLimit OOMTest

![Center 6][]

## 2、内存溢出 ##

内存溢出是指当我们新建一个实力对象时，实例对象所需占用的内存空间大于堆的可用空间。

如果出现了内存溢出问题，这往往是程序本生需要的内存大于了我们给虚拟机配置的内存，这种情况下，我们可以采用调大-Xmx来解决这种问题。

示例代码：

**\[java\]** [ view plain][view plain] [ copy][view plain] [ print][view plain] [?][view plain]

1.  package com.jvm;  
2.    
3.  import java.util.ArrayList;  
4.  import java.util.List;  
5.    
6.  /\*\* 
7.   \* 内存溢出 
8.   \* @author feizi 
9.   \* @time 2015-1-23上午8:56:22 
10.  \*/  
11. public class OOMTest\_1 \{  
12.     public static void main(String args\[\])\{  
13.         List<byte\[\]> byteList = new ArrayList<byte\[\]>();  
14.         byteList.add(new byte\[1000 \* 1024 \* 1024\]);  
15.     \}  
16. \}

package com.jvm;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    /**
     * 内存溢出
     * @author feizi
     * @time 2015-1-23上午8:56:22
     */
    public class OOMTest_1 {
    	public static void main(String args[]){
    		List<byte[]> byteList = new ArrayList<byte[]>();
    		byteList.add(new byte[1000 * 1024 * 1024]);
    	}
    }

看看控制台的运行效果：

![Center 7][]

使用CMD命令行指定参数运行：

**\[java\]** [ view plain][view plain] [ copy][view plain] [ print][view plain] [?][view plain]

1.  java -verbose:gc -Xmn10M -Xms20M -Xmx20M -XX:+PrintGC OOMTest\_1

java -verbose:gc -Xmn10M -Xms20M -Xmx20M -XX:+PrintGC OOMTest_1

![Center 8][]

# 三、线程栈 #

栈（JVM Stack）存放主要是栈帧( 局部变量表, 操作数栈 , 动态链接 , 方法出口信息 )的地方。注意区分栈和栈帧：栈里包含栈帧。  
  
与线程栈相关的内存异常有两个：  
  
a）、StackOverflowError(方法调用层次太深，内存不够新建栈帧)

b）、OutOfMemoryError（线程太多，内存不够新建线程）

## 1、java.lang.StackOverflowError ##

栈溢出抛出java.lang.StackOverflowError错误，出现此种情况是因为方法运行的时候，请求新建栈帧时，

栈所剩空间小于战帧所需空间。

例如，通过递归调用方法,不停的产生栈帧,一直把栈空间堆满,直到抛出异常 ：

示例代码：

**\[java\]** [ view plain][view plain] [ copy][view plain] [ print][view plain] [?][view plain]

1.  package com.jvm;  
2.  /\*\* 
3.   \* 栈溢出 
4.   \* @author feizi 
5.   \* @time 2015-1-23上午9:13:11 
6.   \*/  
7.  public class SOFTest \{  
8.    
9.      public void stackOverFlowMethod()\{  
10.         stackOverFlowMethod();  
11.     \}  
12.       
13.     /\*\* 
14.      \* 通过递归调用方法,不停的产生栈帧,一直把栈空间堆满,直到抛出异常 ： 
15.      \* @param args 
16.      \*/  
17.     public static void main(String\[\] args) \{  
18.         SOFTest sof = new SOFTest();  
19.         sof.stackOverFlowMethod();  
20.     \}  
21.   
22. \}

package com.jvm;
    /**
     * 栈溢出
     * @author feizi
     * @time 2015-1-23上午9:13:11
     */
    public class SOFTest {
    
    	public void stackOverFlowMethod(){
    		stackOverFlowMethod();
    	}
    	
    	/**
    	 * 通过递归调用方法,不停的产生栈帧,一直把栈空间堆满,直到抛出异常 ：
    	 * @param args
    	 */
    	public static void main(String[] args) {
    		SOFTest sof = new SOFTest();
    		sof.stackOverFlowMethod();
    	}
    
    }

看看控制台运行的效果：

![Center 9][]

[Center]: /images/20220609/970def15bcb64d2189a53fb58105c5c0.png
[Center 1]: /images/20220609/fcdfd6cdac7443dab595464ac4d93e58.png
[Center 2]: /images/20220609/5241ac938033440892b94defcc792c7a.png
[Center 3]: /images/20220609/27537c17463945329d8818b0a28468bb.png
[Center 4]: /images/20220609/9b832a9d7f3b416598de6df5e68d3a2c.png
[view plain]: http://blog.csdn.net/z69183787/article/details/75530650#
[Center 5]: /images/20220609/5e641e9dc1154670be532d2cd32516da.png
[Center 6]: /images/20220609/0b01befc772640d78efc70053ce6391d.png
[Center 7]: /images/20220609/207029468d6b4300abdf41c0f5fe9206.png
[Center 8]: /images/20220609/7b424a5a4c35477087f71a41393b4532.png
[Center 9]: /images/20220609/d748cd4e7c904e689cbde8d04a4146bc.png