写代码实现堆溢出、栈溢出、永久代溢出、直接内存溢出

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转载最新推荐文章于 2026-04-23 09:30:47 发布 623 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

Heap overflow堆溢出（一） 堆溢出介绍： 堆溢出是指程序向某个堆块中写入的字节数超过了堆块本身可使用的字节数（之所以是可使用而不是用户申请的字节数，是因为堆管理器会对用户所申请的字节数进行调整，这也导致可利用的字节数都不小于用户申请的字节数），因而导致了数据溢出，并覆盖到物理相邻的高地址...... 阅读详情

文章目录

常见溢出

栈溢出(StackOverflowError)
堆溢出(OutOfMemoryError:Java heap space)
永久代溢出(OutOfMemoryError: PermGen space)
直接内存溢出

一、堆溢出

创建对象时如果没有可以分配的堆内存，JVM就会抛出OutOfMemoryError:java heap space异常。堆溢出实例：


/**
 * 堆溢出
 * 
 * VM Args: -Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
 */
public class Heap {
	
	public static void main(String[] args) {
		List<byte[]> list = new ArrayList<>();
		int i = 0;
		while (true) {
			list.add(new byte[5 * 1024 * 1024]);
			System.out.println("分配次数：" + (++i));
		}
	}
 
}

运行结果：
分配次数：1
分配次数：2
分配次数：3

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid2464.hprof ...
Heap dump file created [16991068 bytes in 0.047 secs]

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at com.ghs.test.OOMTest.main(OOMTest.java:16)

二、栈溢出

栈空间不足时，需要分下面两种情况处理：

线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，将抛出StackOverflowError
虚拟机在扩展栈深度时无法申请到足够的内存空间，将抛出OutOfMemberError
附：当前大部分的虚拟机栈都是可动态扩展的。

1、栈空间不足——StackOverflowError实例

/**
 * 栈溢出
 */
public class Stack {
 
	public static void main(String[] args) {
		new Stack().test();
	}
 
	public void test() {
		test();
	}
 
}

2、栈空间不足——OutOfMemberError实例

单线程情况下，不论是栈帧太大还是虚拟机栈容量太小，都会抛出StackOverflowError，导致单线程情境下模拟栈内存溢出不是很容易，不过通过不断的建立线程倒是可以产生内存溢出异常。

public class StackSOFTest {
 
    int depth = 0;
 
    public void sofMethod(){
        depth ++ ;
        sofMethod();
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        StackSOFTest test = null;
        try {
            test = new StackSOFTest();
            test.sofMethod();
        } finally {
            System.out.println("递归次数："+test.depth);
        }
    }
}


执行结果:
递归次数：982
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
    at com.ghs.test.StackSOFTest.sofMethod(StackSOFTest.java:8)
    at com.ghs.test.StackSOFTest.sofMethod(StackSOFTest.java:9)
    at com.ghs.test.StackSOFTest.sofMethod(StackSOFTest.java:9)
……后续堆栈信息省略

执行结果:
递归次数：982
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
    at com.ghs.test.StackSOFTest.sofMethod(StackSOFTest.java:8)
    at com.ghs.test.StackSOFTest.sofMethod(StackSOFTest.java:9)
    at com.ghs.test.StackSOFTest.sofMethod(StackSOFTest.java:9)
……后续堆栈信息省略

三、永久代溢出

永久代溢出可以分为两种情况，第一种是常量池溢出，第二种是方法区溢出。

1、永久代溢出——常量池溢出

要模拟常量池溢出，可以使用String对象的intern()方法。如果常量池包含一个此String对象的字符串，就返回代表这个字符串的String对象，否则将String对象包含的字符串添加到常量池中。

public class ConstantPoolOOMTest {
 
    /**
     * VM Args:-XX:PermSize=10m -XX:MaxPermSize=10m
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        int i=1;
        try {
            while(true){
                list.add(UUID.randomUUID().toString().intern());
                i++;
            }
        } finally {
            System.out.println("运行次数："+i);
        }
    }
}

运行结果:
……比较尴尬的是，通过intern，始终无法模拟出常量池溢出，我的猜想是JDK7对常量池做了优化。
如果哪位大神成功模拟出来了，还望指点一二。

因为在JDK1.7中，当常量池中没有该字符串时，JDK7的intern()方法的实现不再是在常量池中创建与此String内容相同的字符串，而改为在常量池中记录Java Heap中首次出现的该字符串的引用，并返回该引用。
简单来说，就是对象实际存储在堆上面，所以，让上面的代码一直执行下去，最终会产生堆内存溢出。
下面我将堆内存设置为：-Xms5m -Xmx5m，执行上面的代码，运行结果如下：

运行次数：58162
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at java.lang.Long.toUnsignedString(Unknown Source)
    at java.lang.Long.toHexString(Unknown Source)
    at java.util.UUID.digits(Unknown Source)
 
    at java.util.UUID.toString(Unknown Source)
    at com.ghs.test.ConstantPoolOOMTest.main(ConstantPoolOOMTest.java:18)

2、永久代溢出——方法区溢出

方法区存放Class的相关信息，下面借助CGLib直接操作字节码，生成大量的动态类。

public class MethodAreaOOMTest {
 
    public static void main(String[] args) {
        int i=0;
        try {
            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[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
                        return proxy.invokeSuper(obj, args);
                    }
                });
                enhancer.create();
                i++;
            }
        } finally{
            System.out.println("运行次数："+i);
        }
    }
 
    static class OOMObject{
 
    }
}


 
运行结果:
 
运行次数：56
Exception in thread "main" 
Exception: java.lang.OutOfMemoryError thrown from the UncaughtExceptionHandler in thread "main"

四、直接内存溢出

DirectMemory可以通过-XX:MaxDirectMemorySize指定，如果不指定，默认与Java堆的最大值(-Xmx指定)一样。
NIO会使用到直接内存，你可以通过NIO来模拟，在下面的例子中，跳过NIO，直接使用UnSafe来分配直接内存。

public class DirectMemoryOOMTest {

    /**
     * VM Args:-Xms20m -Xmx20m -XX：MaxDirectMemorySize=10m
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        int i=0;
        try {
            Field field = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
            field.setAccessible(true);
            Unsafe unsafe = (Unsafe) field.get(null);
            while(true){
                unsafe.allocateMemory(1024*1024);
                i++;
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            System.out.println("分配次数："+i);
        }
    }
}

运行结果：
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError
    at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method)
    at com.ghs.test.DirectMemoryOOMTest.main(DirectMemoryOOMTest.java:20)
分配次数：27953

总结：
栈内存溢出：程序所要求的栈深度过大。
堆内存溢出：分清内存泄露还是内存容量不足。泄露则看对象如何被 GC Root 引用，不足则通过调大-Xms，-Xmx参数。
永久代溢出：Class对象未被释放，Class对象占用信息过多，有过多的Class对象。
直接内存溢出：系统哪些地方会使用直接内存。