《深入理解java虚拟机》学习笔记2——Java内存溢出实例

(1).java堆溢出：
Java堆用于存储实例对象，只要不断创建对象，并且保证GC Roots到对象之间有引用的可达，避免垃圾收集器回收实例对象，就会在对象数量达到堆最大容量时产生OutOfMemoryError异常。
想要方便快速地产生堆溢出，要使用如下java虚拟机参数：-Xms10m(最小堆内存为10MB)，-Xmx10m(最大堆内存为10MB，最小堆内存和最大堆内存相同是为了避免堆动态扩展)，-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError可以让java**虚拟机在出现内存溢出时产生当前堆内存快照以便进行异常分析。**
方法：通过内存映像工具对dump出来的堆转储快照进行分析，也即是分析是堆溢出还是栈溢出。
根据GC roots的引用链，查找出内存泄漏对象。如果对象必须存活修改堆大小(-xms,xmx)
例子代码如下：

  1. public class HeapOOM{    2.     static class OOMObject{    3. }    4. public static void main(String[] args){    5.     List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();    6.     while(true){    7.     list.add(new OOMObject());    8. }    9. }    10. }  

运行一段时间就会发现产生OutOfMemoryError异常，并且产生了堆内存异常dump文件。
(2).java虚拟机栈和本地方法栈溢出：
由于Sun的HotSpot虚拟机不区分java虚拟机栈和本地方法栈，因此对于HotSpot虚拟机来说-Xoss参数(设置本地方法栈大小)虽然存在，但是实际上是无效的，栈容量只能由-Xss参数设定。
由于Java虚拟机栈会出现StackOverflowError和OutOfMemoryError两种异常，所以分别使用两个例子演示这两种情况：
a.java虚拟机栈深度溢出：
单线程的环境下，无论是由于栈帧太大，还是虚拟机栈容量太小，当内存无法再分配的时候，虚拟机总抛出StackOverflowError异常。使用-Xss128k将java虚拟机栈大小设置为128kb，例子代码如下：

  1. public class JavaVMStackOF{    2.     private int stackLength = 1;    3.     public void stackLeak(){    4.         statckLength++;    5.         stackLeak();    6. }    7. public static void main(String[] args){    8.     JavaVMStackOF oom = new JavaVMStackOF();    9. oom.stackLeak();    10. }    11. }  

运行一段时间后，产生StackOverflowError异常。Java虚拟机栈溢出一般会产生在方法递归调用过多而java虚拟机栈内存不够的情况下。
b.java虚拟机栈内存溢出：
多线程环境下，能够创建的线程最大内存=物理内存-最大堆内存-最大方法区内存，在java虚拟机栈内存一定的情况下，单个线程占用的内存越大，所能创建的线程数目越小，所以在多线程条件下很容易产生java虚拟机栈内存溢出的异常。
使用-Xss 2m参数设置java虚拟机栈内存大小为2MB，例子代码如下：

  1. public class JavaVMStackOOM{    2.     private void dontStop(){    3.     while(true){    4. }    5. }    6. public void stackLeakByThread(){    7.     while(true){    8.         Thread t = new Thread(new Runnable(){    9.     public void run(){    10.     dontStop();    11. }    12. });    13. t.start();    14. }    15. }     16. public static void main(String[] args){    17.     JavaVMStackOOM oom = new JavaVMStackOOM();    18.     oom. stackLeakByThread();.    19. }    20. }  

运行一段时间之后，java虚拟机栈就会因为内存太小无法创建线程而产生OutOfMemoryError。
(3).运行时常量池溢出：
运行时常量池属于方法区的一部分，可以使用-XX:PermSize=10m和-XX:MaxPermSize=10m将永久代最大内存和最小内存设置为10MB大小，并且由于永久代最大内存和最小内存大小相同，因此无法扩展。
String的intern()方法用于检查常量池中如果有等于此String对象的字符串存在，则直接返回常量池中的字符串对象，否则，将此String对象所包含的字符串添加到运行时常量池中，并返回此String对象的引用。因此String的intern()方法特别适合演示运行时常量池溢出，例子代码如下：

  1. public class RuntimeConstantPoolOOM{    2.     public static void main(String[] args){    3. List<String> list = new ArrayList<String>();    4.         int i = 0;    5.         while(true){    6.         list.add(String.valueOf(i++).intern());    7. }    8. }    9. } 

运行一段时间，永久代内存不够，运行时常量池因无法再添加常量而产生OutOfMemoryError。
(4).方法区溢出：
运行时常量池是方法区的一部分，他们都属于HotSpot虚拟机中的永久代内存区域。方法区用于存放Class的相关信息，Java的反射和动态代理可以动态产生Class，另外第三方的CGLIB可以直接操作字节码，也可以动态产生Class，实验通过CGLIB来演示，同样使用-XX:PermSize=10m和-XX:MaxPermSize=10m将永久代最大内存和最小内存设置为10MB大小，并且由于永久代最大内存和最小内存大小相同，因此无法扩展。例子代码如下：

  1. public class JavaMethodAreaOOM{    2.     public static void main(String[] args){    3.     while(true){    4.     Enhancer enhancer = new Enhancer();    5.     enhancer.setSuperClass(OOMObject.class);    6.     enhancer.setUseCache(false);    7.     enhancer.setCallback(new MethodInterceptor(){    8.     public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args,     9.                       MethodProxy proxy)throws Throwable{    10.     return proxy.invokeSuper(obj, args);    11. }    12. });    13. enhancer.create();    14. }    15. }    16. class OOMObject{    17. }     18. }  

运行一段时间之后，永久代内存不够，方法区无法再存放CGLIB创建处理的Class信息，产生方法区OutOfMemoryError。
(5).本机直接内存溢出：
Java虚拟机可以通过参数-XX:MaxDirectMemorySize设定本机直接内存可用大小，如果不指定，则默认与java堆内存大小相同。JDK中可以通过反射获取Unsafe类(Unsafe的getUnsafe()方法只有启动类加载器Bootstrap才能返回实例)直接操作本机直接内存。通过使用-XX:MaxDirectMemorySize=10M，限制最大可使用的本机直接内存大小为10MB，例子代码如下：

  1. public class DirectMemoryOOM{    2.     private static final int _1MB = 1024* 1024 * 1024;    3.     publc static void main(String[] args) throws Exception{    4.         Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];    5.         unsafeField.setAccessible(true);    6.         Unsafe unsafe = (Unsafe) unsafeField.get(null);    7.         while(true){    8.             //unsafe直接想操作系统申请内存    9.     unsafe.allocateMemory(_1MB);    10. }    11. }    12. }  

当运行一段时间之后，10MB的本机直接内存被分配光，无法在进行直接内存分配时，产生OutOfMemoryError。