文章目录
JVM内存模型
JVM内存模型分为堆（heap）、元空间、栈、本地方法栈、程序计数器。
JDK8的内存模型如下图：
堆和元空间是线程共享的，在Java虚拟机中只有一个堆、一个元空间，并在JVM启动的时候就创建，JVM停止才销毁。
栈、本地方法栈、程序计数器是每个线程私有的，随着线程的创建而创建，随着线程的结束而死亡。
1. 本地方法栈
提供虚拟机使用到的本地Native方法服务。
2. 程序计数器(Program Counter Register)
程序计数器是一块较小的内存空间。寄存器存储指令相关的现场信息，由于CPU时间片轮限制，众多线程在并发执行过程中，任何一个确定的时刻，一个处理器或者多核处理器中的一个内核，只会执行某个线程中的一条指令。这样必然导致经常中断或恢复，如何保证分毫无差呢?
每个线程在创建后，都会产生自己的程序计数器和栈帧，程序计数器用来存放执行指令的偏移量和行号指示器等，线程执行或恢复都要依赖程序计数器。程序计数器在各个线程之间互不影响，此区域也不会发生内存溢出异常。
特点：
一块较小的内存空间
线程私有
是唯一一个不会出现OOM的内存区域。
3. 栈（Stack）
JVM中的虚拟机栈是描述Java方法执行的内存区域，它是线程私有的。每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量、操作数栈、动态链接、方法出口等信息，每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将会抛出stackoverflowError通常出现在递归方法中；
如果虚拟机可以动态扩展，但是无法申请到足够的内存时，就会抛出outOfMemoryError异常。
4. 方法区（Method Area）
方法区中存放已经被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。是JDK7之前存在的一个概念，这里仅做简单回顾，模型图如下：
方法区与堆（Java Heap）一样，是各个线程共享的内存区域。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是她却有一个别名叫做非堆（Non-Heap）。他们的区别是堆存储对象数据，方法区存储静态信息。
-
运行时常量池
运行时常量池是方法区的一部分，存放着class文件元信息描述，编译后的代码数据，引用类型数据，类文件常量池。所谓的运行时常量池其实就是将编译后的类信息放入运行时的一个区域中，用来动态获取类信息，每个class都有一个运行时常量池，类在解析之后，将符号引用替换成直接引用，与全局常量池中的引用值保持一致。
由于运行时常量池在方法区中，我们可以通过jvm参数：-XX:PermSize、-XX:MaxPermSize来设置方法区大小，从而间接限制常量池大小 ，但JDK 1.8中 PermSize 和 MaxPermGen 已经无效。
JDK1.7之前运行时常量池是方法区的一部分，JDK1.7及之后版本已经将运行时常量池从方法区中移了出来，开辟了一块区域Metaspace（元空间）存放运行时常量池，注意字符串常量池移至堆中。 -
PermGen（永久代）
绝大部分 Java 程序员应该都见过 “java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space “这个异常。这里的 “PermGen space”其实指的就是方法区。不过方法区和“PermGen space”又有着本质的区别，前者是 JVM 内存回收的规范，而后者则是 JVM 规范的一种实现，使用永久代来实现方法区而已。这样HotSpot的垃圾收集器就能像管理Java堆一样管理这部分内存。简单点说就是HotSpot虚拟机中内存模型的分代，其中新生代和老生代在堆中，永久代使用方法区实现。
类及方法的信息等比较难确定其大小，因此对于永久代的大小指定比较困难，太小容易出现永久代溢出，太大则容易导致老年代溢出。由于方法区主要存储类的相关信息，所以对于动态生成类的情况比较容易出现永久代的内存溢出，容易产生Perm区的OOM。比如某个实际Web工程中，因为功能点比较多，在运行过程中，要不断动态加载很多的类，经常出现致命错误:Exception in thread ‘dubbo client x.x connector' java.lang.OutOfMemoryError: PermGenspac，为解决该问题，需要设定运行参数-XX:MaxPermSize= l280m，如果部署到新机器上，往往会因为JVM参数没有修改导致故障再现。不熟悉此应用的人排查问题时往往苦不堪言。除此之外，永久代会为 GC 带来不必要的复杂度，并且回收效率偏低；字符串存在永久代中，容易出现性能问题和内存溢出。
5. 元空间（Metaspace）
JDK8使用元空间替换永久代，元空间的本质和永久代类似，都是对JVM规范中方法区的实现。之前永久代的内容：类元信息、字段、静态属性、方法、常量，还有运行时常量池等都移动至元空间，但是字符串常量移至堆内存。
元空间在本地内存中分配，它并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域，它直接从操作系统中分配，因此不受Java堆大小的限制，但是会受到本机总内存的大小及处理器寻址空间的限制，因此它也可能导致OutOfMemoryError异常出现。“元空间”的大小可以动态调整，通过以下参数来指定元空间大小：
-XX:MetaspaceSize，初始空间大小，达到该值就会触发垃圾收集进行类型卸载，同时GC会对该值进行调整：如果释放了大量的空间，就适当降低该值；如果释放了很少的空间，那么在不超过MaxMetaspaceSize时，适当提高该值
-XX:MaxMetaspaceSize，最大空间，默认是没有限制的
-XX:MinMetaspaceFreeRatio，在GC之后，最小的Metaspace剩余空间容量的百分比，减少为分配空间所导致的垃圾收集
-XX:MaxMetaspaceFreeRatio，在GC之后，最大的Metaspace剩余空间容量的百分比，减少为释放空间所导致的垃圾收集
元空间详解
6. 堆
Heap存储着几乎所有的对象及数组，JVM8中把静态变量（字符串常量池）也移到堆区进行存储。
堆是OOM故障最主要的发源地，也是是垃圾回收的主要区域,所以也被称为GC堆。通常情况下，它占用的空间是所有内存区域中最大的，但如果无节制地创建大量对象，也容易消耗完所有的空间。堆的内存空间既可以固定大小，也可运行时动态地调整，通过如下参数设定初始值和最大值，比如-Xms256M. -Xmx1024M。其中-X表示它是JVM运行参数，ms是memorystart初始堆容量的简称 ，mx是memory max最大堆容量的简称。但是在通常情况下，服务器在运行过程中，堆空间不断地扩容与回缩，势必形成不必要的系统压力，所以在线上生产环境中，JVM的Xms和Xmx设置成一样大小，避免在GC后调整堆大小时带来的额外压力。
堆分成两大块:新生代和老年代，对象产生之初在新生代，步入暮年时进入老年代。
新生代又分为1个Eden区+ 2个Survivor区，8:1:1的比例。
绝大部分对象在Eden（意为伊甸园）区生成，当Eden区装填满的时候，会触发Young GC。垃圾回收的时候，在Eden区实现清除策略，没有被引用的对象则直接回收。依然存活的对象会被移送到Survivor（幸存者）区，这个区真是名副其实的存在。Survivor 区分为S0和S1两块内存空间，送到哪块空间呢?每次Young GC的时候，将存活的对象复制到未使用的那块空间，然后将当前正在使用的空间完全清除，交换两块空间的使用状态。
如果Young GC要移送的对象大于Survivor区容量上限，或者超大对象的阈值超过eden分配担保设置值的上限，则直接移交给老年代.如果老年代也无法放下，则会触发Full Garbage Collection(Full GC)，如果依然无法放下，则抛OOM.。
假如一些没有进取心的对象以为可以一直在新生代的Survivor区交换来交换去，那就错了。每个对象都有一个计数器，每次Young GC都会加1。-XX:MaxTenuringThreshold参数能配置计数器的值到达某个阈值的时候，对象从新生代晋升至老年代。默认值是15，可以在Survivor 区交换14次之后，晋升至老年代。
堆出现OOM的概率是所有内存耗尽异常中最高的。出错时的堆内信息对解决问题非常有帮助，所以给JVM设置运行参数-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError，让JVM遇到OOM异常时能输出堆内信息，使用-XX:HeapDumpPath参数指定dump路径。利用JVM参数-XX:OnOutOfMemoryError可以在发生OOM异常时，运行一个本机的脚本或指令。