Java 虚拟机内存结构及编码实战
while (true) {
}
}
public void stackLeakByThread() {
while (true) {
Thread t = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
dontStop();
}
});
t.start();
}
}
public static void main(String[] args) {
JVMStackOOM oom = new JVMStackOOM();
oom.stackLeakByThread();
}
}
这段代码会创建出无限多的线程，因为 Java 的线程会映射系统的内核线程上，所以会造成 CPU 占用率 100%，系统假死等现象，请谨慎运行。在运行之前，设置 JVM 的参数为-Xss2M，运行很长一段时间后结果如下：
Exception in thread "main" java.lang.OutMemoryError: unable to create new native thread
at java.lang.Thread.start0(Native Method)
at java.lang.Thread.start(Unknown Source)
at OneMoreStudy.JVMStackOOM.stackLeakByThread(JVMStackOOM.java:18)
at OneMoreStudy.JVMStackOOM.main(JVMStackOOM.java:24)
本地方法栈
本地方法栈（Native Method Stacks）与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行 Java 方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的 Native 方法服务。
虚拟机规范中对本地方法栈中的方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定，所以具体的虚拟机可以自由实现它。甚至有的虚拟机（比如 Sun HotSpot 虚拟机）直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。与虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会抛出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError 异常。
堆
Java 堆（Java Heap）是 Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块。它是被所有线程共享的一块内存区域，在虚拟机启动时创建。它就是用来存放对象实例的，几乎所有的对象实例都在这里分配内存。
堆是垃圾收集器管理的主要区域，如果从内存回收的角度看，由于现在收集器基本都是采用的分代收集算法，所以 Java 堆中还可以细分为：新生代和老年代；再细致一点的有 Eden 空间、From Survivor 空间、To Survivor 空间等。从内存分配的角度看，线程共享的堆中又可能划分出多个线程私有的分配缓存区（Thread Local Allocation Buffer，TLAB）。
根据 Java 虚拟机规范的规定，Java 堆可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可，就像我们的磁盘空间一样。在实现时，既可以实现成固定大小的，也可以是可扩展的，不过当前主流的虚拟机都是按照可扩展来实现的（通过-Xmx 和-Xms 控制）。
如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出 OutOfMemoryError 异常，再让我们写一段代码，使其抛出该异常：
/*
VM Args: -Xms20M -Xmx20M
*/
public class HeapOOM {
static class OOMObject{
}
public static void main(String[] args){
List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();
while(true){
//把对象实例放入列表中，
//使其一直被引用，不会被垃圾回收
list.add(new OOMObject());
}
}
}
在运行之前，设置 JVM 的参数为-Xms20M -Xmx20M，运行结果如下：
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source)
at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source)
at java.util.ArrayList.grow(Unknown Source)
at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(Unknown Source)
at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(Unknown Source)
at java.util.ArrayList.add(Unknown Source)
at OneMoreStudy.HeapOOM.main(HeapOOM.java:18)
方法区
方法区（Method Area）与 Java 堆一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被 JVM 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。
对于习惯在 HotSpot 虚拟机上开发和部署程序的开发者来说，很多人愿意把方法区称为“永久代”（Permanent Generation），本质上两者并不等价，仅仅是因为 HotSpot 虚拟机的设计团队选择把 GC 分代收集扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已。在 JDK7 的 HotSpot 中，已经把原本
在永久代的字符串常量池移出，在 JDK8 的 HotSpot 中，已经没有永久代的存在了，而是采用了新的内存空间：元空间（Metaspace）。
JVM 规范对这个区域的限制非常宽松，除了和 Java 堆一样不需要连续的内存和可以选择固定大小或者可扩展外，还可以选择不实现垃圾收集。相对而言，垃圾收集行为在这个区域是比较少出现的，但并不是数据进入了方法区就被一直存放。这个区域的内存回收目标主要是针对常量池的回收和对类型的卸载，一般来说这个区域的回收“成绩”比较难以令人满意，尤其是类型的卸载，条件相当苛刻，但是这部分区域的回收确实是有必要的。
根据 Java 虚拟机规范的规定，当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出 OutOfMemoryError 异常。再让我们写一段代码，尝试使其抛出该异常：
/*
VM Args: -XX:PermSize=2M -XX:MaxPermSize=2M
*/
public class RuntimeConstantPoolOOM {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<String>();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
System.out.println(i);
//将 i 转化为字符串，
//并且调用 intern()，把字符串放在运行时常量池
list.add(String.valueOf(i).intern());
}
}
}
在运行之前，设置 JVM 的参数为-XX:PermSize=2M -XX:MaxPermSize=2M。
在 JDK6 中运行抛出了老年代的 OutOfMemoryError 异常，结果如下：
......
35813
35814
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
at java.lang.String.intern(Native Method)
at OneMoreStudy.RuntimeConstantPoolOOM.main(RuntimeConstantPoolOOM.java:12)
在 JDK7 中运行，循环全部完毕后，也没有抛出任何异常，结果如下：
......
99996
99997
99998
99999
同一段代码，在不同版本 JDK 中的运行结果为什么是不同的呢？这是因为：在 JDK6 中，字符串常量池还在永久代中，而在 JDK7 中，已经把原本在永久代的字符串常量池移出了。
再再让我们写一段代码，尝试使其抛出该异常：
/*
VM Args: -XX:PermSize=2M -XX:MaxPermSize=2M
*/
public class MethodAreaOOM {
static class OOMObject {
}
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 300; i++) {
System.out.println(i);
createNewClass();
}
}
private static void createNewClass() {
//这里使用了 CGLIB，动态创建类，载入方法区
Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(OOMObject.class);
enhancer.setUseCache(false);
enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
@Override
public Object intercept(Object obj, Method method,
Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
return proxy.invokeSuper(obj, args);
}
});
enhancer.create();
}
}
在运行之前，设置 JVM 的参数为-XX:PermSize=2M -XX:MaxPermSize=2M。
在 JDK6 中运行抛出了老年代的 OutOfMemoryError 异常，，结果如下：
......
Caused by: java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method)
at java.lang.ClassLoader.defineClassCond(Unknown Source)
at java.lang.ClassLoader.defineClass(Unknown Source)
... 12 more
在 JDK7 中运行也抛出了 OutOfMemoryError 异常，结果如下：
Exception in thread "main"
Exception: java.lang.OutOfMemoryError thrown from the UncaughtExceptionHandler in thread "main"
在 JDK8 中运行，循环全部完毕后，也没有抛出任何异常，结果如下：
......
298
299
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM warning: ignoring option PermSize=2M; support was removed in 8.0
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM warning: ignoring option MaxPermSize=2M; support was removed in 8.0
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