文章目錄

• 思維導(dǎo)圖
• Java堆溢出
• • 前置操作
  • 測(cè)試類
  • 結(jié)果
  • 使用mat分析
  • • 內(nèi)存泄露Memory Leak
    • 內(nèi)存溢出Memory Overflow
• 虛擬機(jī)棧和本地方法棧溢出
• • 概述
  • StackOverflowError
  • OutofMemoryError
• 方法區(qū)和運(yùn)行時(shí)常量池溢出
• • 測(cè)試
• 本機(jī)直接內(nèi)存溢出

思維導(dǎo)圖

接下來(lái)，我們來(lái)通過(guò)示例來(lái)演示下出現(xiàn)異常的場(chǎng)景。

---

Java堆溢出

前置操作

JVM參數(shù)官網(wǎng) ：http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tech/vmoptions-jsp-140102.html

為了更加方便的制造出內(nèi)存溢出的錯(cuò)誤，我們需要通過(guò)JVM提供的參數(shù)來(lái)設(shè)置虛擬機(jī)啟動(dòng)參數(shù)，因?yàn)槲覀兪鞘褂玫腎DE，設(shè)置如下

-Xms10m -Xmx10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

• -Xms 初始堆大小。-Xmx 最大堆大小。 設(shè)置成一樣即是不可擴(kuò)展的意思
• -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 讓虛擬機(jī)在發(fā)生內(nèi)存溢出時(shí) Dump 出當(dāng)前的內(nèi)存堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)快照，以便分析用

如果Java Application 下沒(méi)有對(duì)應(yīng)的類，選中要測(cè)試的類，右鍵Run Configuratons ,然后在Java Application處，右鍵New即可。

測(cè)試類

package com.artisan.memory;import java.util.ArrayList; import java.util.List;public class HeapOOM {static class OOMObject {}// 如果堆中沒(méi)有內(nèi)存完成實(shí)例分配，并且對(duì)也無(wú)法再擴(kuò)展時(shí)，將會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。public static void main(String[] args) {List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();while (true) {list.add(new OOMObject());}} }

---

結(jié)果

運(yùn)行日志輸出如下：

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space Dumping heap to java_pid16572.hprof ... Heap dump file created [13008837 bytes in 0.079 secs] Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap spaceat java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:2245)at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:2219)at java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:242)at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(ArrayList.java:216)at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(ArrayList.java:208)at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:440)at com.artisan.memory.HeapOOM.main(HeapOOM.java:16)

當(dāng)java應(yīng)用程序出現(xiàn)堆內(nèi)存溢出的時(shí)候，異常堆棧信息為java.lang.OutOfMemoryError 后面會(huì)跟著 Java heap space

---

使用mat分析

要解決這個(gè)區(qū)域的異常，一般的手段是先通過(guò)內(nèi)存映射分析工具比如Eclipse Memory Analyzer 對(duì)dump出來(lái)的堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)快照進(jìn)行分析，重點(diǎn)是確認(rèn)內(nèi)存中的對(duì)象是否是必要的，就是要分先分清到底是出現(xiàn)了內(nèi)存泄露（Memory Leak） 還是 內(nèi)存溢出（Memory Overflow）.

我們使用mat來(lái)分析下剛才產(chǎn)生的dump文件

Shallow Size ：對(duì)象自身占用的內(nèi)存大小，不包括它引用的對(duì)象。
針對(duì)非數(shù)組類型的對(duì)象，它的大小就是對(duì)象與它所有的成員變量大小的總和。當(dāng)然這里面還會(huì)包括一些java語(yǔ)言特性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。
針對(duì)數(shù)組類型的對(duì)象，它的大小是數(shù)組元素對(duì)象的大小總和。

Retained Size=當(dāng)前對(duì)象大小+當(dāng)前對(duì)象可直接或間接引用到的對(duì)象的大小總和。(間接引用的含義：A->B->C, C就是間接引用)
換句話說(shuō)，Retained Size就是當(dāng)前對(duì)象被GC后，從Heap上總共能釋放掉的內(nèi)存。
不過(guò)，釋放的時(shí)候還要排除被GC Roots直接或間接引用的對(duì)象。他們暫時(shí)不會(huì)被被當(dāng)做Garbage

---

內(nèi)存泄露Memory Leak

如果是內(nèi)存泄露，可進(jìn)一步通過(guò)工具排查看看泄露對(duì)象到GC Roots的引用鏈。于是就能找到泄露對(duì)象是通過(guò)怎樣的路徑與GC Roots相關(guān)聯(lián)并導(dǎo)致垃圾收集器無(wú)法自動(dòng)回收他們的，從而比較準(zhǔn)確的定位到泄漏代碼的位置

---

內(nèi)存溢出Memory Overflow

如果不存在泄露，換句話說(shuō)就是內(nèi)存中的對(duì)象確實(shí)都還必須存活著，那就應(yīng)該檢查虛擬機(jī)的堆參數(shù)（-Xms 和 -Xms）,與物理機(jī)器內(nèi)存對(duì)比存看下是否可以調(diào)大，從代碼是否存在某些生命周期過(guò)長(zhǎng)，持有狀態(tài)時(shí)間工廠的情況，嘗試減少程序運(yùn)行期的內(nèi)存消耗。

---

虛擬機(jī)棧和本地方法棧溢出

概述

由于在Hotspot虛擬機(jī)中并不區(qū)分虛擬機(jī)棧和本地方法棧，因此對(duì)于Hotspot來(lái)說(shuō)，雖然-Xoss參數(shù)（設(shè)置本地方法棧大小）存在，但是無(wú)效的。 棧容量只由-Xss參數(shù)設(shè)定。

關(guān)于虛擬機(jī)棧和本地方法棧，在Java虛擬機(jī)規(guī)范中描述了兩種異常

• 如果線程請(qǐng)求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的最大深度，將拋出StackOverflowError異常
• 如果虛擬機(jī)在擴(kuò)展棧時(shí)無(wú)法申請(qǐng)到最夠的內(nèi)存空間，則拋出OutOfMemoryError異常

雖然把異常分成兩種情況，看起來(lái)很嚴(yán)謹(jǐn)，其實(shí)卻存在一些重疊的地方： 當(dāng)棧空間無(wú)法繼續(xù)分配時(shí)，是內(nèi)存太小 還是已經(jīng)使用的棧空間過(guò)大，本質(zhì)上只是對(duì)同一件事情的兩種描述而已。

StackOverflowError

單線程， 通過(guò)調(diào)整-Xss參數(shù)減少棧內(nèi)存容量 ----> StackOverflowError
單線程，定義了大量的本地變量，增大此方法幀中本地變量表的長(zhǎng)度----> StackOverflowError

package com.artisan.memory;/*** * * @ClassName: JVMStatckSOF* * @Description: VM Args: -Xss128k* * * JVM會(huì)為每個(gè)線程的虛擬機(jī)棧分配一定的內(nèi)存大小（-Xss參數(shù)），* 因此虛擬機(jī)棧能夠容納的棧幀數(shù)量是有限的，若棧幀不斷進(jìn)棧而不出棧 ，* 最終會(huì)導(dǎo)致當(dāng)前線程虛擬機(jī)棧的內(nèi)存空間耗盡，典型如一個(gè)無(wú)結(jié)束條件的遞歸函數(shù)調(diào)用* * @author: Mr.Yang* * @date: 2018年7月26日 下午3:17:25*/ public class JVMStatckSOF {private int stackLength = -1;// 遞歸調(diào)用，使其不斷的進(jìn)棧public void statckLeak() {stackLength++;statckLeak();}public static void main(String[] args) {JVMStatckSOF jvmStatckSOF = new JVMStatckSOF();try {jvmStatckSOF.statckLeak();} catch (Throwable e) {System.out.println("Stack length:" + jvmStatckSOF.stackLength + "\n");throw e;}}}

輸出日志：

Stack length:987Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowErrorat com.artisan.memory.JVMStatckSOF.statckLeak(JVMStatckSOF.java:25)at com.artisan.memory.JVMStatckSOF.statckLeak(JVMStatckSOF.java:26)at com.artisan.memory.JVMStatckSOF.statckLeak(JVMStatckSOF.java:26)at com.artisan.memory.JVMStatckSOF.statckLeak(JVMStatckSOF.java:26)at com.artisan.memory.JVMStatckSOF.statckLeak(JVMStatckSOF.java:26)

試驗(yàn)結(jié)果表明，在單線程先，無(wú)論是由于幀棧太大還是由于虛擬機(jī)棧容量太小，當(dāng)內(nèi)存無(wú)法分配的時(shí)候，虛擬機(jī)拋出的都是StackOverflowError異常。

---

OutofMemoryError

如果不限制單線程，通過(guò)不斷的建立線程的方式倒是可以產(chǎn)生內(nèi)存溢出
的場(chǎng)景（謹(jǐn)慎使用，如果是windows會(huì)使電腦卡死）

package com.artisan.memory;/*** * * @ClassName: JVMStackOOM* * @Description: VM Args -Xss20m(這時(shí)候不妨設(shè)置大一些)* * @author: Mr.Yang* * @date: 2018年7月27日 下午9:41:51*/ public class JVMStackOOM {private void doSomething() {while (true) {}}public void stackLeakbyThread(){while (true) {Thread thread = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {doSomething();}});thread.start();}}public static void main(String[] args) {JVMStackOOM jvmStackOOM = new JVMStackOOM();jvmStackOOM.stackLeakbyThread();}}

如上述代碼產(chǎn)生的內(nèi)存溢出異常和棧空間是否足夠大不存在任何聯(lián)系，或者準(zhǔn)確的說(shuō)，在這種情況下，為每個(gè)線程的棧分配的內(nèi)存越大，反而越容易產(chǎn)生內(nèi)存溢出。

操作系統(tǒng)分配給每個(gè)進(jìn)程的內(nèi)存是有限制的，虛擬機(jī)提供了參數(shù)來(lái)控制Java堆和方法區(qū)的這兩部分內(nèi)存的最大值。 剩余內(nèi)存為操作系統(tǒng)總內(nèi)存-Xmx(最大堆容量)-MaxPermSize(最大方法區(qū)容量)-程序計(jì)數(shù)器消耗的內(nèi)存（很小可忽略不計(jì)）如果虛擬機(jī)進(jìn)程本身消耗的內(nèi)存不計(jì)算在內(nèi)，剩下的內(nèi)存就由虛擬機(jī)棧和本地方法棧瓜分了。 每個(gè)線程分配到的棧容量越大（-Xss設(shè)置），可以建立的線程數(shù)自然越少，建立線程的時(shí)候就越容易把剩下的內(nèi)存耗盡。

異常信息

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread

---

方法區(qū)和運(yùn)行時(shí)常量池溢出

由于運(yùn)行時(shí)常量池是方法區(qū)（永久代）的一部分，因此將這兩個(gè)區(qū)域的移除測(cè)試放到一起。

我們知道JDK1.7開(kāi)始逐步“去永久代”，所以我們這個(gè)案例是在JDK1.6中的版本測(cè)試的。

String.intern()是一個(gè)Native方法，它的作用是：如果字符串常量池中包含一個(gè)等于此String對(duì)象的字符串，則返回代表池中這個(gè)字符串的String對(duì)象，否則將此String對(duì)象包含的字符串添加到常量池中，并且返回此String對(duì)象的引用。

---

測(cè)試

package com.artisan.memory;import java.util.ArrayList; import java.util.List;/*** * * @ClassName: RuntimeConstantPoolOOM* * @Description: JDK1.6中運(yùn)行* * VM Args -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M* * @author: Mr.Yang* * @date: 2018年7月27日 下午9:57:43*/ public class RuntimeConstantPoolOOM {public static void main(String[] args) {// 使用List保持常量池引用，避免Full GC回收常量池行為List<String> list = new ArrayList<String>();// 10M的PermSize在integer范圍內(nèi)最夠產(chǎn)生OOM了int i = 1 ;while (true) {list.add(String.valueOf(i++).intern());}} }

輸出

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen spaceat java.lang.String.intern(Native Method)at com.artisan.memory.RuntimeConstantPoolOOM.main(RuntimeConstantPoolOOM.java:27)

如果在JDK1.7中會(huì)得到不同的結(jié)果，該程序會(huì)一直運(yùn)行下去。

---

本機(jī)直接內(nèi)存溢出

DirectMemory容量可通過(guò) -XX:MaxDirectorySize指定，如果不指定，這默認(rèn)和Java堆最大內(nèi)存（-Xmx指定）一樣。

由于DirectMemory導(dǎo)致的內(nèi)存溢出，一個(gè)明顯的特征是在Heap Dump文件中不會(huì)看見(jiàn)明顯的異常，如果發(fā)現(xiàn)OOM之后Dump很小，而程序中又直接或者間接的使用了NIO，那就可以考慮下是不是這個(gè)方面的原因。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的JVM-03内存区域与内存溢出异常(下)【OutOfMemoryError案例】的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。