JVM学习笔记(三)Java内存溢出(OutOfMemoryError)实例

本文转载自:《深入理解java虚拟机》学习笔记2——Java内存溢出实例

注意：本文对方法区和常量池内存溢出实例是基于JDK1.6，对于HotSpot虚拟机，Java jdk1.7中的常量池被移到了堆中，在jdk1.8中移除整个永久代，取而代之的是一个叫元空间（Metaspace）的区域，如果想了解更多可以参考—— Java 8: 元空间（Metaspace）。

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通过简单的小例子程序，演示Java虚拟机各部分内存溢出情况：

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。

例子代码如下：

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

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。

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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：

public class JavaVMStackOF{      private int stackLength = 1;      public void stackLeak(){          statckLength++;          stackLeak();  }  public static void main(String[] args){      JavaVMStackOF oom = new JavaVMStackOF();  oom.stackLeak();  }  }  

  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-Xss2m参数设置java虚拟机栈内存大小为2MB，例子代码如下：

public class JavaVMStackOOM{      private void dontStop(){      while(true){  }  }  public void stackLeakByThread(){      while(true){          Thread t = new Thread(new Runnable(){      public void run(){      dontStop();  }  });  t.start();  }  }   public static void main(String[] args){      JavaVMStackOOM oom = new JavaVMStackOOM();      oom. stackLeakByThread();.  }  }  

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。

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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：

public class RuntimeConstantPoolOOM{      public static void main(String[] args){  List<String> list = new ArrayList<String>();          int i = 0;          while(true){          list.add(String.valueOf(i++).intern());  }  }  }  

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。

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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：

public class JavaMethodAreaOOM{      public static void main(String[] args){      while(true){      Enhancer enhancer = new Enhancer();      enhancer.setSuperClass(OOMObject.class);      enhancer.setUseCache(false);      enhancer.setCallback(new MethodInterceptor(){      public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args,                         MethodProxy proxy)throws Throwable{      return proxy.invokeSuper(obj, args);  }  });  enhancer.create();  }  }  class OOMObject{  }   }  

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。

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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：

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

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。

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本文转载自:《深入理解java虚拟机》学习笔记2——Java内存溢出实例

注意：本文对方法区和常量池内存溢出实例是基于JDK1.6，对于HotSpot虚拟机，Java jdk1.7中的常量池被移到了堆中，在jdk1.8中移除整个永久代，取而代之的是一个叫元空间（Metaspace）的区域，如果想了解更多可以参考—— Java 8: 元空间（Metaspace）。