1. java内存区域与内存溢出异常

一、运行时数据区域

运行时数据区
方法区 虚拟机栈（线程私有） 本地方法栈
堆 程序计数器（线程私有）

  1. 程序计数器（Program Counter Register）

    1. 线程私有，唯一不会产生OOM的地方。

  2. Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stack）

    1. 它是线程私有的；
    2. 它主要描述的是：
      java方法执行的线程内存模型，每个方法被执行的时候，Java虚拟机都会同步创建一个栈帧（Stack Frame，它是方法运行期间重要的基础数据结构）用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。
      每个方法被调用直至完毕的过程，就对应一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
    3. 两类异常状况：
      如果线程请求的栈深度大于虚拟机允许的深度，将会抛出StackOverflow异常。
      如果Java虚拟机的栈可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存，将会抛出OOM异常。
      需要注意Hotspot虚拟机的栈容量不可以动态扩展，Classic虚拟机可以。

  3. 本地方法栈（Native Method Stacks）

    1. 线程私有；
    2. 本地方法栈 与 java虚拟机栈的作用相似，区别是，java虚拟机栈为java方法服务，本地方法栈为虚拟机执行本地（Native）方法服务。
    3. 本地方法栈 与 java虚拟机栈类似，在栈深度溢出或者栈扩展失败时分别抛出StackOverflow和OOM异常。
    4. Hotspot虚拟机将 虚拟机栈 和 本地方法栈 合二为一。

  4. java堆（java heap）

    1. 线程共享。
    2. java堆基本上是java虚拟机所管理的内存中的最大一块，它在虚拟机启动时创建。
    3. 堆的目的是存放对象实例，java中几乎所有的对象实例都在 堆 里面分配内存。
    4. java堆是垃圾收集器管理的内存区域。
    • 将java堆 进行细分是为了更好的进行内存回收、分配，其存储的还都是java实例对象。
    • Java堆既可以被实现成固定大小的，也可以是可扩展的。当前主流的java虚拟机都是按照可扩展来实现的（通过-Xmx和-Xms设定）。如果java堆中没有内存完成java实例分配，并且堆也无法扩展时，Java虚拟机将会抛出OOM异常。

  5. 方法区（Method Area）

    1. 线程共享
    2. 用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。
    3. 方法区有一个别名——非堆（Non-heap），目的是与java堆 区分开来。

  6. 运行时常量池（Runtime Constant Pool）

    • 运行时常量池 是 方法区的一部分，受到方法区内存的限制，当常量池无法申请到内存的时候，将会抛出OOM异常。

  7. 直接内存（Direct Memory）

    • 直接内存不是java虚拟机运行时数据区的一部分。但是这部分内存也被频繁使用，也可能导致OOM异常。主要时NIO场景下的堆外内存。
    • 配置-Xmx等参数的时候，需要注意直接内存的占用，各个区域的总内存之和不能大于物理机的内存限制；防止OOM的异常。

二、HotSpot虚拟机对象探秘

  1. 对象的创建
  2. 对象的内存布局
    对象在堆内存的存储布局可以划分为三个部分：

    1. 对象头 （Header）
    2. 实例数据 （Instance Data）
    3. 对齐补充 （Padding）
  3. 对象的定位

2.垃圾收集器与内存分配策略

垃圾收集（Garage Collection，简称GC）；需要完成的三件事：

  • 那些内存需要回收？
  • 什么时候回收？
  • 如何回收？

java虚拟机中程序计数器、虚拟机栈、本地方法栈这三个区域随线程而生，随线程而灭。
垃圾回收器主要针对java堆和方法区中的内存分配、回收的情况进行处理。

3.虚拟机性能监控、故障处理工具

4.调优案例分析与实战