Java内存溢出的几种情况

https://blog.youkuaiyun.com/liaojs66/article/details/79648845

转载自：https://www.cnblogs.com/lin-xuan/p/5271354.html

1. Java堆溢出

1.1 模拟场景

Java堆用于存储对象，只要不断的创建对象，并保证GC Roots到对象之间有可达路径来避免垃圾回收机制清除这些对象，

那么在对象数量到达最大堆的容量限制后就会产生内存溢出异常。

package com.lindaxuan.outofmemory;

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

/**

• VM Args：-Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

• 将堆的最小值-Xms参数与最大值-Xmx参数设置为一样即可避免堆自动扩展。

• @author linxuan
  */
  public class HeapOOM {

  static class OOMObject {
  }

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

   </span><span style="color:#0000ff;">while</span> (<span style="color:#0000ff;">true</span><span style="color:#000000;">) {
       list.add(</span><span style="color:#0000ff;">new</span><span style="color:#000000;"> OOMObject());
   }
  

  }
  }
  /
  result:
  java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
  Dumping heap to java_pid9220.hprof …
  Heap dump file created [27717826 bytes in 0.160 secs]
  Exception in thread “main” java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
  at 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.lindaxuan.outofmemory.HeapOOM.main(HeapOOM.java:19)
  at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
  at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:57)
  at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
  at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:606)
  at com.intellij.rt.execution.application.AppMain.main(AppMain.java:144)
  /

  2.虚拟机栈和本地方法栈溢出

  HotSpot虚拟机中不区分虚拟机栈和本地方法栈。栈容量用-Xss参数设定。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锁允许的最大深度，将抛出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，则抛出OutOfMemoryError异常。

  2.1 StackOverflowError异常

  package com.lindaxuan.outofmemory;
  

/**

• VM Args：-Xss128k
• Error: Could not create the Java Virtual Machine.

Error: A fatal exception has occurred. Program will exit.
The stack size specified is too small, Specify at least 160k

VM Args：-Xss256k

• @author linxuan
  */
  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;
  }
  }
  }

/
result:
stack length:1868
Exception in thread “main” java.lang.StackOverflowError
at com.lindaxuan.outofmemory.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:18)
at com.lindaxuan.outofmemory.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:19)
at com.lindaxuan.outofmemory.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:19)
at com.lindaxuan.outofmemory.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:19)
at com.lindaxuan.outofmemory.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:19)
at com.lindaxuan.outofmemory.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:19)
at com.lindaxuan.outofmemory.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:19)
at com.lindaxuan.outofmemory.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:19)
at com.lindaxuan.outofmemory.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:19)
…
/

当单个线程下，无论是由于栈帧太大还是虚拟机栈容量太小，当内存无法分配的时候，虚拟机抛出的都是StackOverflowError异常。

2.2 OutOfMemoryError异常

package com.lindaxuan.outofmemory;

/**

• VM Args：-Xss2M （这时候不妨设大些）

• @author linxuan
  */
  public class JavaVMStackOOM {

  private void dontStop() {
  while (true) {
  }
  }

  public void stackLeakByThread() {
  while (true) {
  Thread thread = new Thread(new Runnable() {
  public void run() {
  dontStop();
  }
  });
  thread.start();
  }
  }

  public static void main(String[] args) throws Throwable {
  JavaVMStackOOM oom = new JavaVMStackOOM();
  oom.stackLeakByThread();
  }
  }
  /
  my result:
  run too long
  /

  3.方法区和运行时常量池溢出

  3.1 运行时常量区溢出

  下面这段代码需要jdk1.6模拟。

  package com.lindaxuan.outofmemory;
  

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

/**

• VM Args：-XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M

• @author zzm

• could not download jdk1.6 for macos
  */
  public class RuntimeConstantPoolOOM {

  public static void main(String[] args) {
  // 使用List保持着常量池引用，避免Full GC回收常量池行为
  List<String> list = new ArrayList<String>();
  // 10MB的PermSize在integer范围内足够产生OOM了
  int i = 0;
  while (true) {
  list.add(String.valueOf(i++).intern());
  }
  }
  }
  /
  result:
  run too long
  /

  String.intern()返回引用的测试

  package com.lindaxuan.outofmemory;
  

public class RuntimeConstantPoolOOM2 {

</span><span style="color:#0000ff;">public</span> <span style="color:#0000ff;">static</span> <span style="color:#0000ff;">void</span><span style="color:#000000;"> main(String[] args) {
    String str1 </span>= <span style="color:#0000ff;">new</span> StringBuilder("中国").append("钓鱼岛"<span style="color:#000000;">).toString();
    System.out.println(str1.intern() </span>==<span style="color:#000000;"> str1);

    String str2 </span>= <span style="color:#0000ff;">new</span> StringBuilder("ja").append("va"<span style="color:#000000;">).toString();
    System.out.println(str2.intern() </span>==<span style="color:#000000;"> str2);
}

}
/
result:
true
false
/

对于jdk1.6，intern()方法会把首次遇到的字符串实例复制到永久代中，返回的也是永久代中这个字符串实例的引用。

而StringBuilder创建的字符串实例在Java堆，所以必然不是同一个引用，将返回false。

而jdk1.7中的intern()实现不会复制实例，只是在常量池中首次出现的实例引用，因此intern()返回的引用和由StringBuild创建的那个字符串实例是同一个。

3.2 String创建对象和对应内存状态

再看另一段代码

public class StringConstantPool {

public static void main(String[] args) {
    String str1 </span>= <span style="color:#0000ff;">new</span> StringBuilder("中国").append("钓鱼岛"<span style="color:#000000;">).toString();
    System.out.println(str1.intern() </span>==<span style="color:#000000;"> str1);

    String str2 </span>= <span style="color:#0000ff;">new</span> String("倚天不屠龙"<span style="color:#000000;">);
    System.out.println(str2.intern() </span>==<span style="color:#000000;"> str2);
}

}
/
true
false
/

“中国钓鱼岛”和“倚天不屠龙”都在常量区中不存在，那么为什么输出结果一个是true，另一个是false呢？

这就涉及到创建String对象的原理。下面我们将代码和内存对应起来看一下。

String str1 = new StringBuilder(“中国”).append(“钓鱼岛”).toString(); String创建对象时，会把参数"中国"和“钓鱼岛”放到常量池中

内存状态1

 

System.out.println(str1.intern() == str1); // str1.intern()将str1的引用复制到常量池中

内存状态2

String str2 = new String(“倚天不屠龙”); //String创建对象时，会把参数"倚天不屠龙"放到常量池中

内存状态3

System.out.println(str2.intern() == str2); // str2.intern()先去常量池中看有没有"倚天不屠龙"，已经有了。

内存状态4 (和内存状态3一致)

3.3 运行时方法区溢出

下面一段代码借助CGLib使方法区出现内存溢出异常。

package com.lindaxuan.outofmemory;

import org.springframework.cglib.proxy.Enhancer;
import org.springframework.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import org.springframework.cglib.proxy.MethodProxy;

import java.lang.reflect.Method;

/**

• VM Args： -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M

• @author linxuan
  */
  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();
  }
  }

  static class OOMObject {

  }
  }
  /*

• result:
  Exception in thread “main”
  Exception: java.lang.OutOfMemoryError thrown from the UncaughtExceptionHandler in thread “main”
  */

  4.本机直接内存溢出

  DirectMemory容量可通过-XX: MaxDirectMemorySize指定，如果不指定，则默认与Java堆最大值 (-Xmx指定)一样。

  package com.lindaxuan.outofmemory;
  

import sun.misc.Unsafe;

import java.lang.reflect.Field;

/**

• VM Args：-Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M

• @author linxuan
  */
  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);
  }
  }
  }

  以上是模拟各种类型的内存溢出异常。