1、线上系统突然挂掉

大家作为一个Java程序员，平时开发系统，测试系统，上线部署系统，为了公司拼命的加班，任劳任怨的干活，然后。。。平时最害怕的是个什么事情？想必不用我说，大家自己也知道了，就是出事故！很多大公司管事故叫做Case，如果系统一旦出一个事故，比如线上核心系统突然宕机不可用，然后导致几个小时内用户无法下订单，进而导致公司损失几百万，甚至几千万。
或者公司的某个单点登录系统突然不可用，所有用户无法登录APP，也导致无法下单。或者公司的缓存集群突然全面故障，然后导致公司的全部系统一起瘫痪。或者因为某个明星突然出轨，结果导致流量集中访问某台服务器，直接把数据库搞挂了。
凡此种种，都是重大的Case。一旦有Case，就会有程序员被拉出去祭天，这是网上常见的一个段子，是不是？其实祭天不至于那么夸张，但是一旦出了事故，总有人得去承担这个责任，去分析这个事故为什么会发生，谁的责任，后续如何改进。
所以，自己负责的线上系统，或者负责维护的缓存集群，或者负责维护的数据库集群，突然莫名其妙挂掉，不可用，导致公司核心业务流程彻底中断，这个就是程序员平时最害怕的事情。

2、最常遇到的故障：系统OOM

那么作为咱们Java程序员而言，先不考虑自己系统外部依赖的缓存、消息队列、数据库等等东西挂掉，就我们自己系统本身而言，最常见的挂掉的原因是什么？其实就是系统OOM，也就是所谓的内存溢出！其实说白了，也非常非常的简单，一句话形容，你的JVM内存就这么点，结果你拼命的往里面塞东西，结果内存塞不下了，不就直接溢出了吗？
一旦你的系统代码不停的往JVM内存里塞入大量的东西，JVM实在是放不下之后，JVM就会告诉你，OutOfMemory，内存溢出了，我实在放不下那么多东西了，我就直接瘫痪不能工作了。通常而言，内存溢出这个问题可能对你的系统是毁灭性的打击，他代表你的JVM内存不足以支撑你的代码的运行。
所以一旦发生这个情况，就会导致你的系统直接停止运转，甚至会导致你的JVM进程直接崩溃掉，进程都没了！这个时候对于线上看起来的场景就是，用户突然发现很奇怪，为什么点击APP、点击网页，都没反应了呢？然后大量的投诉和反馈给到客服，客服直接转移投诉给到运营，运营会直接反馈给技术人员。这个时候技术人员往往得知这个消息会直接目瞪口呆，最害怕的事情发生了，自己负责的线上系统居然挂掉了，今年的年终奖。。。也许是泡汤了，弄不好还得提前出去找工作去了。。。

3、运行一个Java系统就是运行一个JVM进程

首先的话呢，大家得先搞明白一个事情，就是我们平时说启动一个Java系统，其实本质就是启动一个JVM进程。
第一步就是这份“.java”源代码文件必须先编译成一个“.class”字节码文件，这个字节码文件才是可以运行的，如下图所示。接着对于这种编译好的字节码文件，比如HelloWorld.class，如果里面包含了main方法，接下来我们就可以用“java命令”来在命令行执行这个字节码文件了。实际上一旦你执行“java命令”，相当于就会启动一个JVM进程。这个JVM进程就会负责去执行你写好的那些代码，如下图所示。
所以首先要清楚第一点，运行一个Java系统，本质上就是启动一个JVM进程，这个JVM进程负责来执行你写好的一大堆代码。只要你的Java系统中包含一个main方法，接着JVM进程就会从你指定的这个main方法入手，开始执行你写的代码。

4、到底执行哪些代码：JVM得加载你写的类

大家都知道，Java是一个面向对象的语言，所以最最基本的代码组成单元就是一个一个的类，平时我们说写Java代码，不就是写一个一个的类吗？是不是。然后在一个一个的类里我们会定义各种变量，方法，数据结构，通过if else之类的语法，写出来各种各样的系统业务逻辑，这就是所谓的编程了。
所以JVM既然要执行你写的代码，首先当然得把你写好的类加载到内存里来啊！所以JVM的内存区域里大家都知道，有一块区域叫做永久代，当然JDK 1.8以后都叫做Metaspace了，我们也用最新的说法好了。这块内存区域就是用来存放你系统里的各种类的信息的，包括JDK自身内置的一些类的信息，都在这块区域里。
JVM有类加载器和一套类加载的机制，我们在专栏最开始的时候都说过了，这里不再赘述，他会负责把我们写好的类从编译好的“.class”字节码文件里加载到内存里来，如下图。
好，那么既然有这么一块Metaspace区域是用来存放类信息的，那是不是有可能在这个Metaspace区域里就会发生OOM？没错，是有这种可能的。
解决方案：分析GC日志了解系统是如何在多次GC之后无奈内存溢出的，分析内存快照了解是什么东西占据了太多的内存，然后区代码中找原因即可。

5、Java虚拟机栈：让线程执行各种方法

大家都知道，我们写好的那些Java代码虽然是一个一个的类，但是其实核心的代码逻辑一般都是封装在类里面的各种方法中的。比如JVM已经加载了我们写好的HelloWorld类到内存里了，接着怎么执行他里面的代码呢？Java语言中的一个通用的规则，就是一个JVM进程总是从main方法开始执行的，所以我们既然在HelloWorld中写了一个main()方法，那么当然得执行这个方法中的代码了。
但是等一等，JVM进程里的谁去执行main()方法的代码？其实我们所有的方法执行，都必须依赖JVM进程中的某个线程去执行，你可以理解为线程才是执行我们写的代码的核心主体。JVM进程启动之后默认就会有一个main线程，这个main线程就是专门负责执行main()方法的。
现在又有一个问题了，在main()方法里定义了一个局部变量，“message”，那么大家回忆一下，这些方法里的局部变量可能会有很多，那么这些局部变量是放在哪里的呢？很简单，每个线程都有一个自己的虚拟机栈，就是所谓的栈内存。然后这个线程只要执行一个方法，就会为方法创建一个栈桢，将栈桢放入自己的虚拟机栈里去，然后在这个栈桢里放入方法中定义的各种局部变量，如下图所示。好，现在问题来了，大家如果还记得之前我们讲过的一个参数，应该都知道，我们是可以设置JVM中每个线程的虚拟机栈的内存大小的，一般是设置为1MB。
那么既然每个线程的虚拟机栈的内存大小是固定的，是否可能会发生虚拟机栈的内存溢出？没错，所以第二块可能发生OOM的区域，就是每个线程的虚拟机栈内存。
解决方案：将异常日志写入本地日志文件，在日志中看异常信息，找到对应报错的方法，直接去代码中定位问题。

6、堆内存：放我们创建的各种对象

最后我们知道，我们写好的代码里，特别在一些方法中，可能会频繁的创建各种各样的对象，这些对象都是放在堆内存里的，如下图所示。而且我们通过之前的学习，也都知道了一点，通常我们在JVM中分配给堆内存的空间其实一般是固定的。
既然如此，我们还不停在堆内存里创建对象，是不是说明，堆内存也有可能会发生内存溢出？没错，第三块可能发生内存溢出的区域，就是堆内存空间！
解决方案：一个是必须在JVM参数中加入自动导出内存快照，一个是到线上看一下日志文件里的报错，如果是堆溢出，立马用MAT分析内存快照。MAT分析的时候，先看占用内存最多的对象是谁，然后分析那个线程的调用栈，接着就可以看到是哪个方法引发的内存溢出了。接着优化代码即可。