JVM 大厂面试都会问，都会这么问，你能顶住么？

vlambda
2020-01-14

JVM 大厂面试都会问，都会这么问，你能顶住么？

www.cnblogs.com/QG-whz/p/9636366.html

下面总结了 JVM 的 4 个问题，看你能顶住么？

1、JVM的内存区域是怎么划分的？

2、OOM可能发生在哪些区域上？

根据javadoc的描述，OOM是指JVM的内存不够用了，同时垃圾收集器也无法提供更多的内存。从描述中可以看出，在JVM抛出OutOfMemoryError之前，垃圾收集器一般会出马先尝试回收内存。

从上面分析的Java数据区来看，除了程序计数器不会发生OOM外，哪些区域会发生OOM的情况呢？

第一，堆内存。堆内存不足是最常见的发送OOM的原因之一，如果在堆中没有内存完成对象实例的分配，并且堆无法再扩展时，将抛出OutOfMemoryError异常。当前主流的JVM可以通过-Xmx和-Xms来控制堆内存的大小，发生堆上OOM的可能是存在内存泄露，也可能是堆大小分配不合理。

第二，Java虚拟机栈和本地方法栈，这两个区域的区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法服务，而本地方法栈则为虚拟机使用到的Native方法服务，在内存分配异常上是相同的。

在JVM规范中，对Java虚拟机栈规定了两种异常：1.如果线程请求的栈大于所分配的栈大小，则抛出StackOverFlowError错误，比如进行了一个不会停止的递归调用；2. 如果虚拟机栈是可以动态拓展的，拓展时无法申请到足够的内存，则抛出OutOfMemoryError错误。

第三，直接内存。直接内存虽然不是虚拟机运行时数据区的一部分，但既然是内存，就会受到物理内存的限制。在JDK1.4中引入的NIO使用Native函数库在堆外内存上直接分配内存，但直接内存不足时，也会导致OOM。

第四，方法区。随着Metaspace元数据区的引入，方法区的OOM错误信息也变成了“java.lang.OutOfMemoryError:Metaspace”。对于旧版本的Oracle JDK，由于永久代的大小有限，而JVM对永久代的垃圾回收并不积极，如果往永久代不断写入数据，例如String.Intern()的调用，在永久代占用太多空间导致内存不足，也会出现OOM的问题，对应的错误信为“java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space”

3、堆内存结构是怎么样的？

可以借助一些工具来了解JVM的内存内容，具体到特定的内存区域，应该用什么工具去定位呢？

图形化工具。图形化工具的优点是直观，连接到Java进程后，可以显示堆内存、堆外内存的使用情况，类似的工具有JConsole,VisualVm等。
命令行工具。这类工具可以在运行时进行查询，包括jstat，jmap等，可以对堆内存、方法区等进行查看。定位线上问题时也多会使用这些工具。jmap也可以生成堆转储文件（Heap Dump）文件，如果是在linux上，可以将堆转储文件拉到本地来，使用Eclipse MAT进行分析，也可以使用jhap进行分析。

关于内存的监控与诊断，在后面会进行深入了解。现在来看下一个问题：堆内的结构是怎么的呢？

站在垃圾收集器的角度来看，可以把内存分为新生代与老年代。内存的分配规则取决于当前使用的是哪种垃圾收集器的组合，以及内存相关的参数配置。往大的方向说，对象优先分配在新生代的Eden区域，而大对象直接进入老年代。

第一, 新生代的Eden区域，对象优先分配在该区域，同时JVM可以为每个线程分配一个私有的缓存区域，称为TLAB（Thread Local Allocation Buffer），避免多线程同时分配内存时需要使用加锁等机制而影响分配速度。TLAB在堆上分配，位于Eden中。TLAB的结构如下：

// ThreadLocalAllocBuffer: a descriptor for thread-local storage used by
// the threads for allocation.
// It is thread-private at any time, but maybe multiplexed over
// time across multiple threads. The park()/unpark() pair is
// used to make it avaiable for such multiplexing.
class ThreadLocalAllocBuffer: public CHeapObj<mtThread> {
  friend class VMStructs;
private:
  HeapWord* _start; // address of TLAB
  HeapWord* _top; // address after last allocation
  HeapWord* _pf_top; // allocation prefetch watermark
  HeapWord* _end; // allocation end (excluding alignment_reserve)
  size_t    _desired_size; // desired size (including alignment_reserve)
  size_t    _refill_waste_limit; // hold onto tlab if free() is larger than this

第二、新生代的Survivor区域。当Eden区域内存不足时会触发Minor GC，也称为新生代GC，在Minor GC存活下来的对象，会被复制到Survivor区域中。我认为Survivor区的作用在于避免过早触发Full GC。如果没有Survivor，Eden区每进行一次Minor GC都把对象直接送到老年代，老年代很快便会内存不足引发Full GC。

新生代中有两个Survivor区，我认为两个Survivor的作用在于提高性能，避免内存碎片的出现。在任何时候，总有一个Survivor是empty的，在发生Minor GC时，会将Eden及另一个的Survivor的存活对象拷贝到该empty Survivor中，从而避免内存碎片的产生。新生代的内存结构大体为：

通过一些参数，可以来指定上述的堆内存区域的大小：

-Xmx value 指定最大的堆大小
-Xms value 指定初始的最小堆大小
-XX:NewSize = value 指定新生代的大小
-XX：NewRatio = value 老年代与新生代的大小比例。默认情况下，这个比例是2，也就是说老年代是新生代的2倍大。老年代过大的时候，Full GC的时间会很长；老年代过小，则很容易触发Full GC，Full GC频率过高，这就是这个参数会造成的影响。
-XX：SurvivorRation = value . 设置Eden与Srivivor的大小比例，如果该值为8，代表一个Survivor是Eden的1/8，是整个新生代的1/10。