一、JVM記憶體結構

1.1、棧（JVM Stacks）

• 存放區域性變數（定義在方法中的變數和定義在方法引數列表上的變數）、物件引用（reference型別，它不等同於物件本身，根據不同的虛擬機器實現，它可能是一個指向物件起始地址的引用指標，也可能指向一個代表物件的控制代碼或者其他與此物件相關的位置）、方法的執行。
• 棧裡面的變數不會附初始值。
• 是執行緒私有的，它的生命週期與執行緒相同，執行緒之間資源不共享。虛擬機器棧描述的是Java方法執行的記憶體模型：每個方法被執行的時候都會同時建立一個棧幀（Stack Frame）用於儲存區域性變量表、操作棧、動態連結、方法出口等資訊。每一個方法被呼叫直至執行完成的過程，就對應著一個棧幀在虛擬機器棧中從入棧到出棧的過程。

• 棧是一塊連續的空間，相比堆來說較小，執行速度快，不需要垃圾回收機制。

• 在Java虛擬機器規範中，對這個區域規定了兩種異常狀況：
  • 如果執行緒請求的棧深度大於虛擬機器所允許的深度，將丟擲StackOverflowError異常；
  • 如果虛擬機器棧可以動態擴充套件（當前大部分的Java虛擬機器都可動態擴充套件，只不過Java虛擬機器規範中也允許固定長度的虛擬機器棧），當擴充套件時無法申請到足夠的記憶體時會丟擲OutOfMemoryError異常。

1.2、堆

• 是Java虛擬機器所管理的記憶體中最大的一塊。被所有執行緒共享（前提是要有地址），在虛擬機器啟動時建立。
• 此記憶體區域的唯一目的就是存放物件例項（new 的物件）並會附初始值，幾乎所有的物件例項都在這裡分配記憶體。
• 堆在物理上可以是一塊不連續的空間，只要邏輯上是連續的即可，空間最大，執行速度最慢，需要垃圾回收機制。在實現時，既可以實現成固定大小的，也可以是可擴充套件的，不過當前主流的虛擬機器都是按照可擴充套件來實現的（通過-Xmx和-Xms控制）。
• 如果在堆中沒有記憶體完成例項分配，並且堆也無法再擴充套件時，將會丟擲OutOfMemoryError異常。
• 當棧中沒有變數指向時，堆中的變數就會被回收。
• 物件的實體基本都儲存在堆裡，外界只能通過地址引用堆裡面的物件。

從結構上來分，堆可以分為新生代和老年代。而新生代又可以分為Eden 空間、From Survivor 空間（s1）、To Survivor 空間（s2）：

• 記憶體分為新生代和老年代，新生代分為Eden和Survivor(有2個)
• 建立的物件，首先放入Eden和Survivor1（可能是短時間）的
• 當Eden滿了會啟動minor gc，回收新生代中不再使用的物件，還要用的就放到Survivor2中
• 移完之後eden和Survivor1中省下的就是不再使用的物件，就將他們清理掉
• Survivor1和Survivor2交換角色。那就是原來的Survivor1成了備用的了，也就是原來的Survivor2
• 多次在Survivor區沒有被清理掉的，說明它是長時間使用的，那麼將它移動到老年代，到目前為止世界一切和平
• 由於物件越New越多，minor時發生備用的Survivor區滿了，放不進去了，怎麼辦呢？這個本來可能是短時間生存的物件被放入老年代
• 短時間生存的物件，很可能快速的給老年代佔滿，白白的浪費老年代的空間，就會觸發Full GC，回收老年代的物件

1.3、方法區（Method Area）

• 包括三部分：class區（存放虛擬機器載入後的.class檔案等類資訊），靜態區（存放static修飾的變數），常量池（string和包裝類中的一些常量）
• 是各個執行緒共享的記憶體區域。 方法區是堆的一個邏輯部分，因此和堆一樣都是執行緒共享的
• 永久代。 方法區中的資訊一般需要長期存在，而且它又是堆的邏輯分割槽，因此用堆的劃分方法，把方法區稱為“永久代”。
• Java虛擬機器規範對這個區域的限制非常寬鬆，除了和Java堆一樣不需要連續的記憶體和可以選擇固定大小或者可擴充套件外，還可以選擇不實現垃圾收集。
• 記憶體回收效率低。 方法區中的資訊一般需要長期存在，回收一遍之後可能只有少量資訊無效。主要回收目標是：對常量池的回收；對型別的解除安裝。
• 根據Java虛擬機器規範的規定，當方法區無法滿足記憶體分配需求時，將丟擲OutOfMemoryError異常。

1.4、程式計數器（Program Counter Register）

• 程式計數器是一塊較小的記憶體空間。
• 當前執行緒所執行的位元組碼的行號指示器（那條位元組碼指令的地址）。位元組碼直譯器工作時就是通過改變這個計數器的值來選取下一條需要執行的位元組碼指令，分支、迴圈、跳轉、異常處理、執行緒恢復等基礎功能都需要依賴這個計數器來完成。
• 如果執行緒正在執行的是一個Java方法，這個計數器記錄的是正在執行的虛擬機器位元組碼指令的地址；如果正在執行的是Natvie方法，這個計數器值則為空（Undefined）。
• 執行緒私有，每條執行緒都有自己的程式計數器。
• 生命週期：隨著執行緒的建立而建立，隨著執行緒的結束而銷燬。
• 是唯一一個不會出現OutOfMemoryError的記憶體區域。

由於Java虛擬機器的多執行緒是通過執行緒輪流切換並分配處理器執行時間的方式來實現的，在任何一個確定的時刻，一個處理器（對於多核處理器來說是一個核心）只會執行一條執行緒中的指令。因此，為了執行緒切換後能恢復到正確的執行位置，每條執行緒都需要有一個獨立的程式計數器，各條執行緒之間的計數器互不影響，獨立儲存，我們稱這類記憶體區域為“執行緒私有”的記憶體。

 1.5、本地方法棧（Native Method Stacks）

• 本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機器棧所發揮的作用是非常相似的，其區別不過是虛擬機器棧為虛擬機器執行Java方法（也就是位元組碼）服務，而本地方法棧則是為虛擬機器使用到的Native方法服務。
• 虛擬機器規範中對本地方法棧中的方法使用的語言、使用方式與資料結構並沒有強制規定，因此具體的虛擬機器可以自由實現它。
• 與虛擬機器棧一樣，本地方法棧區域也會丟擲StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。

二、JVM控制引數

先看一張圖，這張圖能很清晰的說明JVM記憶體結構的佈局和相應的控制引數：

控制引數：

• 堆（Heap）：
  • -Xms 設定堆的最小空間大小。
  • -Xmx 設定堆的最大空間大小。
  • -XX:NewSize 設定新生代最小空間大小。
  • -XX:MaxNewSize 設定新生代最大空間大小。
  • 沒有直接設定老年代的引數，但是可以設定堆空間大小和新生代空間大小兩個引數來間接控制。
    • 老年代空間大小=堆空間大小-年輕代大空間大小

• 方法區
  • -XX:PermSize 設定永久代最小空間大小。
  • -XX:MaxPermSize 設定永久代最大空間大小。
• 棧/本地方法棧
  
  • -Xss 設定每個執行緒的堆疊大小。

三、常見記憶體溢位錯誤

• Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
  • 原因：物件不能被分配到堆記憶體中。
• Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
  • 原因：類或者方法不能被載入到老年代。它可能出現在一個程式載入很多類的時候，比如引用了很多第三方的庫。
• Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
  • 原因：建立的陣列大於堆記憶體的空間。
• Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: request <size> bytes for <reason>. Out of swap space?
  • 原因：分配本地分配失敗。JNI、本地庫或者Java虛擬機器都會從本地堆中分配記憶體空間。
• Exception in thread “main”: java.lang.OutOfMemoryError: <reason> <stack trace>（Native method）
  • 原因：同樣是本地方法記憶體分配失敗，只不過是JNI或者本地方法或者Java虛擬機發現。

參考連結：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/38348646

https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI4NDY5Mjc1Mg==&mid=2247483949&idx=1&sn=8b69d833bbc805e63d5b2fa7c73655f5&chksm=ebf6da52dc815344add64af6fb78fee439c8c27b539b3c0e87d8f6861c8422144d516ae0a837&scene=21#wechat_redirect

&n