JVM > OutOfMemoryError异常

《深入理解Java虚拟机》学习笔记

本文的实验基于HotSpot虚拟机。可以通过命令行输入java -version查看：

1.Java Heap溢出
Java堆用于存储对象实例，只要不断创建对象，并且保证GC Roots到对象之间有可达路径来避免回收机制清除这些对象，那么在对象数量到达最大堆的容量限制后就会产生内存溢出异常。
Java堆内存溢出异常测试代码如下:

public class HeapOOMTest {    public static void main(String[] args) {        List<Cat> list = new ArrayList<Cat>();        while (true) {            list.add(new Cat());        }    }}

在执行测试代码之前，需要设置JVM启动参数，这些参数对实验的结果有直接影响。Eclipse中设置这些参数的方式：在要运行的Java代码区右键->Debug As(或Run As)->Debug Configurations，在弹出窗口的Main标签的Main Class设定为当前测试类：

在Arguments标签的VM arguments一栏设置JVM启动参数：

-Xms20m 堆的最小值为20M-Xmx20m 堆的最大值为20M，最小值与最大值相等，即设置堆为不可自动扩展-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 让VM在出现内存溢出时Dump出当前的内存堆转储快照，以便事后进行分析

运行结果：

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap spaceDumping heap to java_pid10248.hprof ...Heap dump file created [27998361 bytes in 0.110 secs]Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space ...

当出现Java堆内存溢出时，java.lang.OutOfMemoryError后面跟着进一步提示：Java heap space。

要解决这个区域的异常，一般的手段是先通过内存映射分析工具（如Eclipse Memory Analyzer，安装可参考：http://jingyan.baidu.com/article/495ba84106ba5238b30edecc.html）对Dump出来的堆转储快照进行分析，重点是要确认到底是出现了内存泄露(Memory Leak)还是内存溢出(Memory Overflow)。
注：Memory Overflow是指要求分配的内存超出了系统能给你的，系统不能满足需求，于是产生溢出；比如申请了一个integer,但给它存了long才能存下的数，那就是内存溢出。
Memory Leak是指向系统申请分配内存进行使用(new)，可是使用完了以后却不归还(delete)，结果你申请到的那块内存你自己也不能再访问，而系统也不能再次将它分配给需要的程序，memory leak会最终会导致out of memory！

2.虚拟机栈和本地方法栈溢出
由于HotSpot不区分虚拟机栈和本地方法栈，因此，对于HotSpot来说，虽然-Xoss参数(设置本地方法栈大小)存在，但实际上是无效的，栈容量只由-Xss参数设定（每个线程享有的最大容量）。关于虚拟机栈和本地方法栈，Java虚拟机规范中描述了两种异常：
1）如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，将抛出StackOverflowError异常；
2）如果虚拟机在扩展栈时无法申请到足够的内存空间，则抛出OutOfMemoryError异常；
下面只针对单个线程模拟异常的发生，异常测试的两种方法：
1）使用-Xss参数减少栈内存容量，这样即便栈帧所占内存小，可存放的栈帧也不多；
2）为方法定义大量的本地变量，增大此方法帧中本地变量表的长度，每个栈帧所占的内存大了，也更容易溢出；
针对第1）点，测试代码如下：

public class VMStackSOF {       private int i = 1;    public void stackLeak(){        i ++;        stackLeak();    }    public static void main(String[] args) {        new VMStackSOF().stackLeak();    }}

设定VM启动参数：-Xss128k， 执行代码，报错：

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError...

单个线程下，无论是由于栈帧太大还是虚拟机栈容量太小，当内存无法分配时，JVM抛出的都是StackOverflowError异常。
如果测试时不限于单线程，通过不断的建立线程的方式可以产生内存溢出异常。
操作系统分配给每个进程的内存是有限制的，譬如32位的Windows限制为2G，虚拟机提供了参数来控制Java堆和方法区的这两部分内存的最大值，剩余的内存为2GB减去Xmx(最大堆容量)，再减去MaxPermSize(最大方法区容量)，程序计数器消耗内存很小，可以忽略掉。如果VM进程本身耗费的内存不计算在内，剩下的内存就由虚拟机栈和本地方法栈“瓜分”了。每个线程分配到的栈容量越大，可以建立的线程数量自然就越少，建立线程时就越容易把剩下的内存耗尽，越容易在某个时刻新建立的线程无法申请到栈内存而发生Out Of Memory。

3.方法区和运行时常量池溢出
方法区用于存放Class的相关信息，如类名、常量池等，测试该区域内存溢出的思路是运行时产生大量的类去填满方法区，直至溢出。可以借助CGLib生成大量动态类。

-XX:PermSize 设置方法区最小内存，-XX:MaxPermSize 设置方法区最大内存，这里设置为10M：
-XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M

执行报错:

java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space...