深入理解java虛擬機（一）：java內存區域（內存結構劃分）
深入理解java虛擬機（二）：java內存溢出實戰
深入理解java虛擬機（三）：String.intern()-字符串常量池
深入理解java虛擬機（四）：對象存活判定算法和垃圾收集算法
深入理解java虛擬機（五）：hotspot垃圾收集算法實現
深入理解java虛擬機（六）：java垃圾收集分析實戰（內存分配與回收策略）
深入理解java虛擬機（七）：java垃圾收集分析總結
深入理解java虛擬機（八）：java內存分析工具-MAT和OQL
按照java內存的結構，發生內存溢出的地方常在於堆、棧、方法區、直接內存。
1、堆溢出
堆溢出原因莫過於對象太多導致，看代碼。
package baby.oom;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* java 堆溢出
* VM Args：-Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
* @author
*/
public class HeapOOM {
static class OOMObject {
}
public static void main(String[] args) {
List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();
while (true) {
list.add(new OOMObject());
/*System.out.println("total(k):"+Runtime.getRuntime().totalMemory()/1024+
" freeMemory(k):"+Runtime.getRuntime().freeMemory()/1024+
" maxMemory(k):"+Runtime.getRuntime().maxMemory()/1024+
" availableProcessors:"+Runtime.getRuntime().availableProcessors());*/
}
}
}
/**
* java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid1820.hprof ...
Heap dump file created [24787111 bytes in 0.346 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:2760)
at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:2734)
at java.util.ArrayList.ensureCapacity(ArrayList.java:167)
at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:351)
at baby.oom.HeapOOM.main(HeapOOM.java:19)
*
*
*/
2、棧溢出
根據JAVA虛擬機規範描述：
如果線程請求的棧深度大於虛擬機所允許的最大深度，將拋出StackOverflowError
如果虛擬機在擴展棧時無法申請到足夠的內存空間，將拋出OutOfMemoryError。
實驗表明：
在單線程下，無論是由於棧幀太大還是虛擬機棧容量太小，當內存無法分配的時候，虛擬機拋出的都是StackOverflowError。
通過不斷的建立新線程的方式可以產生內存溢出溢出。爲每個線程的棧分配的內存越大，反而越容易產生內存溢出異常。
如果是建立過多線程導致的內存溢出，在不能減少線程數量或者更換64位虛擬機的情況下，就只能通過減少最大堆和減少棧容量來換取更多的線程。
假設32位windows系統虛擬機最大設爲2G，虛擬機提供了參數來控制java堆和方法區這兩部分最大值，剩餘的內存爲2G - Xmx- MaxPermSize，如果虛擬機本身進程內存大小不算在內，省下的內存就有虛擬機和本地方法棧瓜分了。每個線程分配到的棧容量越大，可以建立的線程數量自然就越少。
package baby.oom;
/**
* 棧異常
* 如果線程請求的棧深度大於虛擬機所允許的最大深度，將拋出StackOverflowError
* 如果虛擬機在擴展棧時無法申請到足夠的內存空間，將拋出OutOfMemoryError
* VM Args：-Xss128k
* @author
*/
public class JavaVMStackSOF {
private int stackLength = 1;
public void stackLeak() {
stackLength++;
stackLeak();
}
public static void main(String[] args) throws Throwable {
JavaVMStackSOF oom = new JavaVMStackSOF();
try {
oom.stackLeak();
} catch (Throwable e) {
System.out.println("stack length:" + oom.stackLength);
throw e;
}
}
}
/**
*
* stack length:2403
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
at baby.oom.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:11)
at baby.oom.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:12)
at baby.oom.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:12)
默認情況下，即不加Xss限制，輸出的length爲8956，加了Xss128k length位2403
*/
package baby.oom;
/**
* VM Args：-Xss2M （這時候不妨設大些）
* @author
*/
public class JavaVMStackOOM {
int i=0;
private void dontStop() {
while (true) {
}
}
public void stackLeakByThread() {
while (true) {
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
dontStop();
}
});
i++;
System.out.println("i="+i);
thread.start();
}
}
public static void main(String[] args) throws Throwable {
JavaVMStackOOM oom = new JavaVMStackOOM();
try {
oom.stackLeakByThread();
} catch (Throwable e) {
System.out.println("thread num:" + oom.i);
throw e;
}
}
}
//i=391
//thread num:391
//Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
3、方法區溢出
當運行時常量池過大或者類過多時就會導致方法區溢出。
package baby.oom;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* VM Args：-XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M
* @author
*/
public class RuntimeConstantPoolOOM {
public static void main(String[] args) {
// 使用List保持着常量池引用，避免Full GC回收常量池行爲
List<String> list = new ArrayList<String>();
// 10MB的PermSize在integer範圍內足夠產生OOM了
int i = 0;
while (true) {
list.add(String.valueOf(i++).intern());
}
}
}
/**
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
at java.lang.String.intern(Native Method)
at baby.oom.RuntimeConstantPoolOOM.main(RuntimeConstantPoolOOM.java:18)
*/
package baby.oom;
import java.lang.reflect.Method;
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
/**
* VM Args： -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M
* @author
*/
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() {
@Override
public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] arg, MethodProxy proxy) throws Throwable {
// TODO Auto-generated method stub
return proxy.invokeSuper(obj, arg);
}
});
enhancer.create();
}
}
static class OOMObject {
}
}
/*
* Exception in thread "main" net.sf.cglib.core.CodeGenerationException: java.lang.reflect.InvocationTargetException-->null
at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator.create(AbstractClassGenerator.java:237)
at net.sf.cglib.proxy.Enhancer.createHelper(Enhancer.java:377)
at net.sf.cglib.proxy.Enhancer.create(Enhancer.java:285)
at baby.oom.JavaMethodAreaOOM.main(JavaMethodAreaOOM.java:28)
Caused by: java.lang.reflect.InvocationTargetException
at sun.reflect.GeneratedMethodAccessor1.invoke(Unknown Source)
at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:25)
at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:597)
at net.sf.cglib.core.ReflectUtils.defineClass(ReflectUtils.java:384)
at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator.create(AbstractClassGenerator.java:219)
... 3 more
Caused by: java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method)
at java.lang.ClassLoader.defineClassCond(ClassLoader.java:631)
at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:615)
... 8 more
*/
4、直接內存溢出
雖然使用DerictByteBuffer分配內存也會拋出內存溢出異常，但它拋出異常時並沒有真正向操作系統申請分配，而是通過計算得知內存無法分配，於是手動拋出異常，真正申請分配內存的方法是unsafe.allocateMemory()。
package baby.oom;
import java.lang.reflect.Field;
import sun.misc.Unsafe;
/**
* VM Args：-Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M
* @author
* Eclipse 默認把這些受訪問限制的API設成了ERROR。
解決辦法：將Windows->Preferences->Java-Complicer->Errors/Warnings->Deprecated and restricted API，中的Forbidden references(access rules)設置爲Warning，即可以編譯通過。
*/
public class DirectMemoryOOM {
private static final int _1MB = 1024 * 1024;
public 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.allocateMemory(_1MB);
}
}
}
/**
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError
at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method)
at baby.oom.DirectMemoryOOM.main(DirectMemoryOOM.java:20)
*/