JVM 运行时数据区和 OOM 排查
理解 JVM 运行时数据区时，要把内存区域、GC、OOM 和线上排查放在一起看。只有知道每个内存区域负责什么，才能判断不同异常对应的根因。
1. JVM 运行时数据区
常见运行时数据区：
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线程私有：
- 程序计数器
- Java 虚拟机栈
- 本地方法栈
线程共享：
- Java 堆
- 方法区 / 元空间
- 运行时常量池
- 直接内存2. 程序计数器
程序计数器记录当前线程正在执行的字节码行号。
特点：
- 线程私有。
- 占用内存很小。
- 是 JVM 规范中唯一没有规定
OutOfMemoryError的区域。
3. Java 虚拟机栈
每个线程都有自己的虚拟机栈。每次方法调用都会创建一个栈帧。
栈帧中包含：
- 局部变量表。
- 操作数栈。
- 动态链接。
- 方法返回地址。
常见异常：
| 异常 | 原因 |
|---|---|
StackOverflowError | 栈深度过深，例如无限递归 |
OutOfMemoryError: unable to create new native thread | 线程太多，无法创建新线程 |
4. Java 堆
堆是对象实例主要分配区域，也是 GC 管理的核心区域。
常见异常：
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java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space常见原因：
- 对象创建速度太快。
- 大对象占用内存。
- 集合持续增长。
- 缓存没有淘汰。
- 内存泄漏导致对象无法回收。
5. 方法区 / 元空间
JDK 8 之后，方法区的实现从永久代变成元空间，元空间使用本地内存。
主要存放：
- 类元信息。
- 方法信息。
- 字段信息。
- 常量池相关信息。
- JIT 编译后的代码缓存。
常见异常：
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java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace常见原因：
- 动态生成大量类。
- CGLIB、动态代理使用不当。
- 类加载器泄漏。
- 热部署频繁导致旧类无法卸载。
6. 直接内存
直接内存不属于 Java 堆，但会占用进程内存。
常见使用方：
- NIO
DirectByteBuffer。 - Netty。
- 文件传输和零拷贝。
常见异常：
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java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory排查时不能只看堆，还要看进程 RSS、直接内存和本地内存。
7. 常见 OOM 类型
| 异常 | 典型原因 |
|---|---|
Java heap space | 堆对象过多或泄漏 |
GC overhead limit exceeded | GC 花费大量时间但回收很少 |
Metaspace | 类元信息过多或类加载器泄漏 |
Direct buffer memory | 直接内存不足 |
unable to create new native thread | 线程数过多或系统资源不足 |
Requested array size exceeds VM limit | 数组过大 |
8. OOM 排查流程
建议流程：
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确认异常类型
-> 保留现场日志和 dump
-> 看 JVM 参数和内存限制
-> 用 jstat 看 GC 情况
-> 用 jmap 导出堆
-> 用 MAT / JProfiler / VisualVM 分析大对象和引用链
-> 定位代码中的持有方常用参数：
bash
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:HeapDumpPath=/path/to/dump
-XX:+PrintGCDetailsJDK 9+ 常用统一日志：
bash
-Xlog:gc*:file=gc.log:time,uptime,level,tags9. CPU 飙高排查
流程：
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top 找到 Java 进程
top -Hp <pid> 找到高 CPU 线程
printf "%x\n" <tid> 转成十六进制
jstack <pid> 找到对应 nid
分析线程栈常见原因：
- 死循环。
- 正则回溯。
- 频繁 GC。
- 锁竞争严重。
- 线程池任务堆积。
10. 频繁 Full GC 排查
关注点：
- 老年代是否持续增长。
- Full GC 后内存是否明显下降。
- 是否有大对象直接进入老年代。
- 是否存在内存泄漏。
- 元空间是否持续增长。
如果 Full GC 后内存下降明显，可能是分配压力大或参数不合理。
如果 Full GC 后内存下降很少，通常要怀疑内存泄漏或长期存活对象过多。
11. 理解检查
堆和栈的区别？
堆用于存放对象实例，线程共享，由 GC 管理；栈用于方法调用，线程私有，方法结束后栈帧出栈。
元空间为什么还会 OOM？
元空间使用本地内存，不代表无限。动态类太多、类加载器泄漏、元空间上限太小都会导致 OOM。
jmap 和 jstack 分别看什么？
jmap 主要看堆对象和 dump；jstack 看线程栈、死锁、阻塞和 CPU 飙高线程。
12. 总结
OOM 排查不能只记命令。先判断异常对应的内存区域，再结合 GC 日志、线程栈、堆 dump 和 JVM 参数定位。真正要掌握的是“区域 -> 现象 -> 工具 -> 根因”的链路。