JVM内存结构

虚拟机运行时数据区

Java虚拟机定义了在程序执行期间使用的各种运行时数据区域。

**线程共享数据区：**所有线程都能访问这块内存；随虚拟机启动而创建，虚拟机退出而销毁。

**线程隔离数据区：**每个线程有独立的空间；随线程的创建而创建，随线程退出而销毁。

程序计数器

Java的线程为了能从休眠状态唤醒时继续执行，需要保存当前执行的位置。JVM为每个线程都划分了一个独立的较小的内存空间，称之为
程序计数器（Program Counter Register，PC），用于存储正在执行的虚拟机字节码指令的地址（执行Native方法时为空）。

虚拟机栈

每个方法被执行的时候，虚拟机会创建一个**栈帧（StackFrame）用于存放局部变量、方法出口等信息。并入栈到Java虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）**中，
方法执行完返回调用者的时候，将该栈帧出栈。因此每一个方法被调用直至执行完毕的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。

异常状况：

如果Java虚拟机栈容量可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出 OutOfMemoryError；

如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出 StackOverflowError：

HotSpot不支持扩容，因此在单线程中，只会因为栈容量无法容纳新的栈帧而导致 StackOverflowError。

/**
 * VM Args: -Xss128k
 */
public class JavaVMStackOF {
    private int stackLength = 1;
    
    public void stackLeak() {
        stackLength++;
        stackLeak();
    }

    public static void main(String[] args) {
        JavaVMStackOF oom = new JavaVMStackOF();
        try {
            oom.stackLeak();
        } catch (Throwable e) {
            System.out.printl("stack length:" + oom.stackLength);
            throw e;
        }
    }
}

-Xss128k ：限制栈容量为128k

无限递归，直至无法再创建新的栈帧，观测结果：

stack length:2402
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
  at ...

没有足够的内存创建新线程时，会抛出 OutOfMemoryError：

/**
 * VM Args: -Xss2M
 */
public class JavaVMStackOOM {
    private void dontStop() {
        while (true) {}
    }
    
    public void stackLeakByThread() {
        while (true) {
            Thread thread = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    dontStop();
                }
            });
            thread.start();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        JavaVMStackOOM oom = new JavaVMStackOOM();
        oom.stackLeakByThread();
    }
}

-Xss2M 每个线程的虚拟机栈大小设置为2M；

无限创建线程，观测结果：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create native thread

堆

Java堆（Java Heap） 是被所有线程共享的一块内存区域，用于存放对象实例，在虚拟机启动时创建。
通过参数Xmx和Xms，可以扩展堆的大小。

异常状况：
如果在Java堆的容量已满，无法为新对象分配内存空间，并且堆也无法再扩展时，Java虚拟机将会抛出 OutOfMemoryError。

/**
 * VM args: -Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
 */
public class HeapOOM {
    static class OOMObject {}
    public static void main(String[] args) {
        List<OOMObject> list = new ArrayList<>();
        
        while(true) {
            list.add(new OOMObject());
        }
    }
}

-Xms20m -Xmx20m ：限制堆大小为20M；
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError ：出现 OutOfMemoryError 时，Dump内存堆存储快照。

运行结果：

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid3404.hprof ...
Heap dump file created [22055981 bytes in 0.663 secs]

方法区

方法区（Method Area）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。
这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。

异常状况：

如果方法区无法满足新的内存分配需求时，将抛出 OutOfMemoryError。

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，其区别只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本地（Native）方法服务。

异常状况：

与虚拟机栈一样，本地方法栈也会在栈深度溢出或者栈扩展失败时分别抛出 StackOverflowError 和 OutOfMemoryError。

单例模式

重构