作爲有個java程序員，我想大家對下面出現的這幾個場景並不陌生，倍感親切，深惡痛絕，抓心撓肝，一定會回過頭來問爲什麼爲什麼爲什麼會這樣，嘿嘿，讓我們看一下我們日常在開發過程中接觸內存溢出的異常：
Exception in thread "main" [Full GCjava.lang.OutOfMemoryError: Java heap space at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source) at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source) at java.util.ArrayList.grow(Unknown Source) at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(Unknown Source) at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(Unknown Source) at java.util.ArrayList.add(Unknown Source) at oom.HeapOOM.main(HeapOOM.java:21)
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError at java.nio.CharBuffer.arrayOffset(Unknown Source) at sun.nio.cs.UTF_8.updatePositions(Unknown Source) at sun.nio.cs.UTF_8$Encoder.encodeArrayLoop(Unknown Source) at sun.nio.cs.UTF_8$Encoder.encodeLoop(Unknown Source) at java.nio.charset.CharsetEncoder.encode(Unknown Source) at sun.nio.cs.StreamEncoder.implWrite(Unknown Source) at sun.nio.cs.StreamEncoder.write(Unknown Source) at java.io.OutputStreamWriter.write(Unknown Source) at java.io.BufferedWriter.flushBuffer(Unknown Source) at java.io.PrintStream.write(Unknown Source) at java.io.PrintStream.print(Unknown Source) at java.io.PrintStream.println(Unknown Source) java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method) at oom.DirectMemoryOOM.main(DirectMemoryOOM.java:23) 是不是有大家很熟悉的，遇見這樣的問題解決起來可能不簡單，但是如果現在讓大家寫個程序，故意讓程序出現下面的異常，估計能很快寫出來的也不是很多，這就要求開發人員對於java內存區域以及jvm規範有比較深的瞭解。
既然拋出了異常，首先我們肯定這些都是內存異常，只是內存異常中的不同種類，我們就試着瞭解一下爲什麼會出現以上的異常，可以看出有兩種異常狀況：：
OutOfMemoryError
StackOverflowError
其中OutOfMemoryError是在程序無法申請到足夠的內存的時候拋出的異常，StackOverflowError是線程申請的棧深度大於虛擬機所允許的深度所拋出的異常。 可是從上面列出的異常內容也可以看出在OutOfMemoryError類型的一場中也存在這很多異常的可能。這是爲什麼？以爲是在內存的不同結構中出現的錯誤，所以拋出的異常也就形形色色，說道這我們不得不介紹一下java的內存結構，請看下圖（從網上摘的）：
在運行時的內存區域有5個部分，Method Area（方法區）,Java stack（java 虛擬機棧）,Native MethodStack（本地方法棧），Heap(堆)，Program Counter Regster(程序計數器)。從圖中看出方法區和堆用黃色標記，和其他三個區域的不同點就是，方法區和堆是線程共享的，所有的運行在jvm上的程序都能訪問這兩個區域，堆，方法區和虛擬機的生命週期一樣，隨着虛擬機的啓動而存在，而棧和程序計數器是依賴用戶線程的啓動和結束而建立和銷燬。
Program Counter Regster（程序計數器）：每一個用戶線程對應一個程序計數器，用來指示當前線程所執行字節碼的行號。由程序計數器給文字碼解釋器提供嚇一條要執行的字節碼的的位置。根據jvm規範，在這個區域中不會拋出OutOfMemoryError的內存異常。
Java stack（java 虛擬機棧）：這個區域是最容易出現內存異常的區域，每一個線程對應生成一個線程棧，線程每執行一個方法的時候，都會創建一個棧幀，用來存放方法的局部變量表，操作樹棧，動態連接，方法入口，這和C#是不一樣的，在C#CLR中沒有棧幀的概念，都是在線程棧中通過壓棧和出棧的方式進行數據的保存。jvm規範對這個區域定義了兩種內存異常，OutOfMemoryError，StackOverflowError。
Native MethodStack（本地方法棧）：和虛擬機棧一樣，不同的是處理的對象不一樣，虛擬機棧處理java的字節碼，而本地棧則是處理的Native方法。其他方面一致。
Heap(堆)：前面說了堆是所有線程都能訪問的，隨着虛擬機的啓動而存在，這塊區域很大，因爲所有的線程都在這個區域保存實例化的對象，因爲每一個類型中，每個接口實現類需要的內存不一樣，一個方法內的多個分支需要的內存也不盡相同，我們只有在運行的時候才能知道要創建多少對象，需要分配多大的地址空間。GC關注的正是這樣的部分內容，所以很多時候也將堆稱爲GC堆。堆中肯定不會拋出StackOverflowError類型的異常，所以只有OutOfMemoryError相關類型的異常。
Method Area（方法區）：用於存放已被虛擬機加載的類信息，常量，靜態方法，即使編譯後的代碼。同樣只能拋出OutOfMemoryError相關類型的異常。
介紹完jvm內存結構中的常見區域，下面該是和我們主題呼應的時候了，在什麼情況下，在那個區域，如何才能復現開始提到的異常信息？從第一個開始，異常信息的內容爲：
Exception in thread "main" [Full GCjava.lang.OutOfMemoryError: Java heap space at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source) at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source) at java.util.ArrayList.grow(Unknown Source) at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(Unknown Source) at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(Unknown Source) at java.util.ArrayList.add(Unknown Source) at oom.HeapOOM.main(HeapOOM.java:21) 可想而知是在堆中出現的問題，如何重現，由於是在堆中出現這個異常，那麼就要處理好，不能被垃圾回收器給回收了，設置一下jvm中堆的最大值（這樣才能夠更快的出現錯誤），設置jvm值的方法是通過-Xms(堆的最小值)，-Xmx(堆的最大值)。下面動手試一下：
package oom; import java.util.ArrayList; import java.util.List; import testbean.UserBean; /*** * * @author Think * */ public class HeapOOM { static class OOMObject { } public static void main(String[] args) { List<UserBean> users = new ArrayList<UserBean>(); while (true) { users.add(new UserBean()); } } }
UserBean對象定義如下：
package testbean; public class UserBean { String name; int age; public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public int getAge() { return age; } public void setAge(int age) { this.age = age; } public UserBean() { super(); } }
然後在運行的時候設置jvm參數，如下：
運行一下看看結果：
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source) at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source) at java.util.ArrayList.grow(Unknown Source) at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(Unknown Source) at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(Unknown Source) at java.util.ArrayList.add(Unknown Source) at oom.HeapOOM.main(HeapOOM.java:21) 成功在java虛擬機堆中溢出。
下面看第二個關於棧的異常，內容如下：
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError at java.nio.CharBuffer.arrayOffset(Unknown Source) at sun.nio.cs.UTF_8.updatePositions(Unknown Source) at sun.nio.cs.UTF_8$Encoder.encodeArrayLoop(Unknown Source) at sun.nio.cs.UTF_8$Encoder.encodeLoop(Unknown Source) at java.nio.charset.CharsetEncoder.encode(Unknown Source) at sun.nio.cs.StreamEncoder.implWrite(Unknown Source) at sun.nio.cs.StreamEncoder.write(Unknown Source) at java.io.OutputStreamWriter.write(Unknown Source) at java.io.BufferedWriter.flushBuffer(Unknown Source) at java.io.PrintStream.write(Unknown Source) at java.io.PrintStream.print(Unknown Source) at java.io.PrintStream.println(Unknown Source) 因爲是與棧相關的話，那麼我們在重現異常的時候就要相應的將棧內存容量設置的小一些，設置棧大小的方法是設置-Xss參數，看如下實現：
package oom; import testbean.Recursion; /*** * * @author Think * */ public class VMStackOOM { public static void main(String[] args) { Recursion recursion = new Recursion(); try { recursion.recursionself(); } catch (Throwable e) { System.out.println("current value :" + recursion.currentValue); throw e; } } }
Recursion的定義如下：
package testbean; public class Recursion { public int currentValue = 0; public void recursionself() { currentValue += 1; recursionself(); } }
運行時jvm參數的設置如下：
運行結果如下：
current value :999 Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError at testbean.Recursion.recursionself(Recursion.java:7) at testbean.Recursion.recursionself(Recursion.java:8) at testbean.Recursion.recursionself(Recursion.java:8) at testbean.Recursion.recursionself(Recursion.java:8) at testbean.Recursion.recursionself(Recursion.java:8) at testbean.Recursion.recursionself(Recursion.java:8) 省略下面的異常信息
第三個異常是關於perm的異常內容，我們需要的是設置方法區的大小，實現方式是通過設置-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize參數，內容如下：
java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 如果程序加載的類過多，例如tomcatweb容器，就會出現PermGen space異常，如果我將HeapOOM類的運行時的XX:PermSize設置爲2M，如下：
那麼程序就不會執行成功，執行的時候出現如下異常：
Error occurred during initialization of VM java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space at sun.misc.Launcher$ExtClassLoader.getExtClassLoader(Unknown Source) at sun.misc.Launcher.<init>(Unknown Source) at sun.misc.Launcher.<clinit>(Unknown Source) at java.lang.ClassLoader.initSystemClassLoader(Unknown Source) at java.lang.ClassLoader.getSystemClassLoader(Unknown Source)
第四個異常估計遇到的人就不多了，是DirectMemory內存相關的，內容如下：
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method) at oom.DirectMemoryOOM.main(DirectMemoryOOM.java:23) DirectMemoruSize可以通過設置 -XX:MaxDirectMemorySize參數指定容量大小，如果不指定的話，那麼就跟堆的最大值一致,下面是代碼實現：
package oom; import java.lang.reflect.Field; import sun.misc.Unsafe; /*** * * @author Think * */ public class DirectMemoryOOM { private static final int _1MB = 1024 * 1024; public static void main(String[] args) throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException { Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0]; unsafeField.setAccessible(true); Unsafe unsafe = (Unsafe) unsafeField.get(null); while (true) { unsafe.allocateMemory(_1MB); } } }
運行時設置的jvm參數如下：
很容易就複線了異常信息：
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method) at oom.DirectMemoryOOM.main(DirectMemoryOOM.java:23)
參考:深入理解JAVA虛擬機 JVM高級特性與最佳實踐 機械工業出版社。