深入理解java虚拟机专题—实战 OutOfMemoryError 异常

前言：

通过这篇博文，我们可以学习到：第一，通过代码验证Java 虚拟机规范中描述的各个运行时区域存储的内容；第二，希望我们在工作中遇到实际的内存溢出异常时，能根据异常的信息快速判断是哪个区域的内存溢出，知道什么样的代码可能会导致这些区域内存溢出，以及出现这些异常后该如何处理。

Tips:

下文代码的开头都注释了执行时所需要设置的虚拟机启动参数（注释中“VM Args” 后面跟着的参数），这些参数对实验的结果有直接的影响，读者调试代码的时候千万不要忽略，如果读者使用控制台命令来执行程序，那直接跟在java命令之后书写就可以。如果读者使用 IntelliJ，可参考下图配置：

Java 堆溢出：

代码清单如下：

package com.alipay.functest.aaa_test;



import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * @ClassName HeapOOM
 * @Description 通过设定不同的 VM arguments来测试各个运行时区域的内存溢出异常
 * VM Args: -Xms20m -Xms20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
 * @Author 文竹
 * @Date 2019/8/22 14:50
 * @Version 1.0
 **/

public class HeapOOM{
    static class OOMObject{}

    public static void main(String[] args) {
        List<OOMObject> list = new ArrayList<>();

        while (true){
            list.add(new OOMObject());
        }
    }
}

执行结果：

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid120800.hprof ...
Heap dump file created [2314735266 bytes in 16.550 secs]
Exception in thread "main" java.lang.reflect.InvocationTargetException
	at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
	at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
	at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
	at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
	at com.intellij.rt.execution.CommandLineWrapper.main(CommandLineWrapper.java:67)
Caused by: java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3210)
	at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3181)
	at java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:265)
	at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(ArrayList.java:239)
	at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(ArrayList.java:231)
	at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:462)
	at com.alipay.functest.aaa_test.HeapOOM.main(HeapOOM.java:24)
	... 5 more

Process finished with exit code 1

java 堆内存的OOM 异常是实际应用中常见的内存溢出异常情况。当出现Java 堆内存溢出时，异常堆栈信息“java.lang.OutOfMemoryError”会跟着进一步提示“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像分析工具（如 Eclipse Memory Analyzer）对 Dump 出来的堆转储快照进行分析，重点是确认内存中的对象是否是必要的，也就是要先分清楚到底是出现了内存泄漏（Memory Leak）还是内存溢出（Memory Overflow）.

堆转储文件：

如果内存泄漏，可进一步通过工具查看泄漏对象到GC Roots 的引用链。于是就能找到泄漏对象是通过怎样的路径与GC Roots 相关联并导致垃圾收集器无法自动回收他们的。掌握了泄漏对象的类型信息及GC Roots 引用链的信息，就可以比较准确的定位出泄漏代码的位置。

如果不存在泄漏，换句话说，就是内存中的对象却是都还必须存活着，那就应该检查虚拟机的堆参数（-Xmx 与 -Xms），与机器物理内存对比看是否还可以调大，从代码上检查是否在某些对象生命周期过长，持有状态时间过长的情况，尝试减少程序运行期的内存消耗。

https://blog.youkuaiyun.com/u013066244/article/details/82356260（使用 Eclipse Memory Analyzer 进行堆转储文件分析）

虚拟机栈和本地方法栈溢出：

由于在HotSpot 虚拟机中并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，但实际上是无效对的，栈容量只由 -Xss 参数设定。关于虚拟机栈和本地方法栈，在java虚拟机规范中描述了两种异常：

• 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，将跑出 StackOverflowError 异常。
• 如果虚拟机在扩展栈时无法申请到足够的内存空间，则跑出OutOfMemoryError 异常。

这里把异常分成两种情况，看似更加严谨，但却存在着一些相互重叠的地方：当栈空间无法继续分配时，到底是内存太小，还是已使用的栈空间太大，其本质上只是对同一件事情的两种描述而已。

限于篇幅太长，这里就不展开了，可参考《深入理解 Java 虚拟机》第二版， 第二章 Java 内存区域与内存溢出异常，2.4.2  虚拟机栈和本地方法栈溢出相关内容。