Java與C++之間有一堵由內存動態分配和垃圾收集技術所圍成的高墻，墻外面的人想進去，墻里面的人卻想出來。
按照《Java虛擬機規范(第2版)》的規定，Java虛擬機所管理的內存將包括以下幾個運行時數據區域，來個圖更加直觀點，如下圖所示：
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解釋下各個部分
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程序計數器：
Program Counter Register是一塊較小的內存空間，它的作用可以看做是當前線程所執行的字節碼的行號指示器。 每個線程都有一個獨立的程序計數器，各個線程之間計數器互不影響，獨立存儲。此內存區域是唯一一個在Java虛擬機規范中沒有規定任何OutOfMemoryError情況的區域。
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Java虛擬機棧：
也是線程私有的，它的生命周期與線程相同。每個方法被執行的時候會同時創建一個棧幀（Stack Frame）用于存儲局部變量表、操作棧、動態鏈接、方法出口等信息。每個方法被調用直至執行完成的過程，就對應著一個棧幀在虛擬機中從入棧到出棧的過程。
如果線程請求棧深度大于虛擬機所允許的深度，拋出StackOverflowError
如果虛擬機棧可以動態擴展，擴展時無法申請到足夠的內存時會拋出OutOfMemoryError
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本地方法棧：
Native Method Stacks與虛擬機棧所發揮的作用是非常相似的，只不過一個是執行Java方法，一個是Nataive方法，HotSpot虛擬機直接將兩者合二為一了
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Java堆：
Java堆是被所有線程共享的一塊內存區域，在虛擬機啟動時創建。Java堆是垃圾收集器管理的主要區域，很多時候稱為GC堆。
如果在堆中沒有內存完成實例分配，并且堆也無法再擴展時，將會拋出OutOfMemoryError
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方法區：
Method Area與Java堆一樣，是各個線程共享的內存區域，它用于存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態變量、JIT編譯后的代碼等數據。
當方法區無法滿足內存分配需求時，將拋出OutOfMemoryError。
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運行時常量池：
Runtime Constant Pool是方法區的一部分。用于存放編譯器生成的各種字面量和符號引用，這部分內容將在類加載后存放到方法區的運行時常量池中。
當常量池無法再申請到內存時會拋出OutOfMemoryError異常。
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直接內存：
Direct Memory并不是虛擬機運行時數據區的一部分，也不是Java虛擬機規范中定義的內存區域，但是這部分也是頻繁使用。在Java的NIO中使用到，服務器管理員忽略直接內存后果是，各個內存區域總和大于物理內存限制，從而導致動態擴展時出現OutOfMemoryError異常。
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?實戰：OutOfMemoryError異常：
1，Java堆溢出：
Java堆用于存儲對象實例，我們只要不斷創建對象，并且保證GC Roots到對象之間有可達路徑來避免GC清除這些對象，就會在對象數量到達最大堆的容量限制后產生內存溢出異常。
VM Args: -Xms10m -Xmx10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError這個參數可以讓虛擬機在出現內存溢出異常時Dump出當前的內存堆轉儲快照以便事后進行分析。
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import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* VM Args: -Xms10m -Xmx10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
* @author Administrator
*
*/
public class HeapOOM {
static class OOMObject{
private String name;
public OOMObject(String name) {
this.name = name;
}
}
public static void main(String[] args) {
List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();
long i = 1;
while(true) {
list.add(new OOMObject("IpConfig..." + i++));
}
}
}
?拋出的異常：
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Dumping heap to java_pid27828.hprof ...
Heap dump file created [14123367 bytes in 0.187 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at java.lang.AbstractStringBuilder.<init>(AbstractStringBuilder.java:45)
at java.lang.StringBuilder.<init>(StringBuilder.java:92)
at com.baoxian.HeapOOM.main(HeapOOM.java:22)
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?注：出現Java堆內存溢出時，異常堆棧信息?java.lang.OutOfMemoryError?后面會緊跟著?Java heap space。
要解決這個異常，一般手段是首先通過內存映像分析工具比如Eclipse Memory Analyzer對dump出來的堆轉儲快照進行分析，重點是確認內存中對象是否是必要的，也就是要弄清楚到底是出現了內存泄露 Memory Leak還是內存溢出 Memory Overflow。
如果是內存泄露，可進一步通過工具查看泄露對象到GC Roots的引用鏈。于是就能找到泄露對象時通過怎樣的路徑與GC Roots相關聯并導致垃圾收集器無法自動回收它們。掌握了泄露對象的類型信息，以及GC Roots引用鏈的信息，就可以比較準確的定位出泄露代碼的位置了。
如果不存在泄露，那么就該修改-Xms 和 -Xms堆參數看能否加大點。
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2，虛擬機棧和本地方法棧溢出
-Xoss參數設置本地方法棧大小，對于HotSpot沒用。棧容量只由-Xss參數設定。
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/**
* VM Args: -Xss128k
* @author Administrator
*
*/
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;
}
}
}
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?拋出異常：
stack length: 1007
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
at com.baoxian.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:11)
at com.baoxian.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:12)
at com.baoxian.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:12)
at com.baoxian.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:12)。。。。
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3，運行時常量池溢出：
運行時常量池分配在方法區內，可以通過 -XX:PermSize和 -XX:MaxPermSize限制方法區大小，從而間接限制其中常量池的容量。
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import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* VM Args: -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M
* @author Administrator
*
*/
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范圍內足夠產生OOM了
int i = 0;
while (true) {
list.add(String.valueOf(i++).intern());
}
}
}
?異常：
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Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
at java.lang.String.intern(Native Method)
at com.baoxian.RuntimeConstantPoolOOM.main(RuntimeConstantPoolOOM.java:18)
運行時常量池溢出，在java.lang.OutOfMemoryError后面緊跟著是PermGen space
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4，方法區溢出：
方法區用于存放Class的相關信息，如類名、訪問修飾符、常量池、字段描述符、方法描述等。對于這個區域的測試，基本的思路是運行時產生大量的類去填滿方法區，直到溢出。比如動態代理會生成動態類。
使用CGLib技術直接操作字節碼運行，生成大量的動態類。當前很多主流框架如Spring和Hibernate對類進行增強都會使用CGLib這類字節碼技術，增強的類越多，就需要越大的方法區來保證動態生成的Class可以加載入內存。
異常：
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
at java.lang.String.intern(Native Method)
同樣，跟常量池一樣，都是PermGen space字符串出現
方法區溢出也是一種常見的內存溢出異常，一個類如果要被垃圾收集器回收，判定條件是非常苛刻的。在經常動態生成大量Class的應用中，需要特別注意類的回收狀況。這類場景除了上面提到的程序使用GCLib字節碼技術外，常見的還有： 大量JSP或動態產生的JSP文件的應用（JSP第一次運行時需要編譯為Java類）、基于OSGi應用等。
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5，本機直接內存溢出：
DirectMemory容量可以通過-XX:MaxDirectMemorySize指定，如果不指定，則默認與Java堆的最大值-Xmx指定一樣。
/**
* VM Args: -Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M
* @author Administrator
*
*/
public class DirectMemoryOOM {
private static final int _1MB = 1024 * 1024;
public static void main(String[] args) {
Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
unsafeField.setAccessible(true);
Unsafe unsafe = (Unsafe) unsafeField.get(null);
while(true) {
unsafe.allocateMemory(_1MB);
}
}
}
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在OutOfMemoryError后面不會有任何東西了，這就是DirectMemory內存溢出了。
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