深入理解Java虛擬機器之實戰OutOfMemoryError

Java虛擬機器中哪些區域會發生OOM

堆、虛擬機器棧、本地方法棧、方法區、直接記憶體

堆OOM

測試程式：

/**
 * VM Args: -Xms10m -Xmx10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
 * User:wangs
 * Date:2018/8/23
 */
public class HeapOOM {
public static void main(String[] args) {
List<Object> list = new ArrayList<>();
while (true) {
list.add(new Object());
}
}
}
複製程式碼

執行結果：

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid18148.hprof ...
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Heap dump file created [13355339 bytes in 0.137 secs]
at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3210)
at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3181)
at java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:261)
at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(ArrayList.java:235)
at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(ArrayList.java:227)
at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:458)
at com.thinkinjava.jvm.HeapOOM.main(HeapOOM.java:18)
複製程式碼

用MAT工具開啟堆快照檔案：

棧OOM

• 執行緒請求的棧深度大於虛擬機器所允許的最大深度，將丟擲StackOverflowError。
• 如果虛擬機器在擴充套件棧時無法申請到足夠的記憶體，則丟擲OOM。
  測試程式：

/**
 * VM Args：-Xss128k
 * User:wangs
 * Date:2018/8/27
 */
public class StackOOM {

private int stackLength = 1;

public static void main(String[] args) {
StackOOM stackOOM = new StackOOM();
try {
stackOOM.test();
} catch (Throwable e) {
System.out.println("stack length:" + stackOOM.stackLength);
throw e;
}
}
private void test() {
stackLength++;
test();
}
}
複製程式碼

執行結果：

stack length:994
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
at com.thinkinjava.jvm.StackOOM.test(StackOOM.java:25)
at com.thinkinjava.jvm.StackOOM.test(StackOOM.java:26)
at com.thinkinjava.jvm.StackOOM.test(StackOOM.java:26)
at com.thinkinjava.jvm.StackOOM.test(StackOOM.java:26)
at com.thinkinjava.jvm.StackOOM.test(StackOOM.java:26)
at com.thinkinjava.jvm.StackOOM.test(StackOOM.java:26)
at com.thinkinjava.jvm.StackOOM.test(StackOOM.java:26)
at com.thinkinjava.jvm.StackOOM.test(StackOOM.java:26)
at com.thinkinjava.jvm.StackOOM.test(StackOOM.java:26)
at com.thinkinjava.jvm.StackOOM.test(StackOOM.java:26)
at com.thinkinjava.jvm.StackOOM.test(StackOOM.java:26)
at com.thinkinjava.jvm.StackOOM.test(StackOOM.java:26)
at com.thinkinjava.jvm.StackOOM.test(StackOOM.java:26)
at com.thinkinjava.jvm.StackOOM.test(StackOOM.java:26)
複製程式碼

上篇文章 ofollow,noindex">深入理解Java虛擬機器之棧幀 ,介紹了棧幀，我們來回顧一下：棧幀是儲存在虛擬機器棧中的，棧幀是用來儲存資料和儲存部分過程結果的資料結構，同時也被用來處理動態連結（Dynamic Linking）、方法返回值和異常分派（Dispatch Exception）。棧幀越大，棧深度越小。方法引數過多或者區域性變數過多都會使棧深度變小，如果超過-xss設定的棧記憶體容量，就會導致棧溢位。

方法區OOM

測試程式：

/*
 * VM Args: -XX:PermSize=10m -XX:MaxPermSize=10m
 */
public class RuntimeConstantPoolOOM {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
int i = 0;
while (true) {
list.add(String.valueOf(i++).intern());
}
}
}
複製程式碼

在JDK1.6及之前版本中，由於常量池分配在永久代中(即方法區)，我們可以通過-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize限制方法區大小，從而間接限制其中常量池的容量。執行時常量池溢位： java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 。

JDK1.7常量池不在儲存物件，而是儲存物件的引用。修改虛擬機器引數 -Xms10m -Xmx10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError ,執行結果如下：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
at java.lang.Integer.toString(Integer.java:401)
at java.lang.String.valueOf(String.java:3099)
at com.thinkinjava.jvm.RuntimeConstantPoolOOM.main(RuntimeConstantPoolOOM.java:14)
複製程式碼

異常的意思是程式花在垃圾回收上的時間太多，卻沒有什麼效果。預設的話，如果98%的時間都花在GC上並且回收了才不到2%的空間的話，虛擬機器就會拋這個異常。

JDK1.8移除了永久代，類的元資料資訊儲存在元空間。元空間並不在虛擬機器中，而是使用本地記憶體。因此，預設情況下，元空間的大小僅受本地記憶體限制，但可以通過 -XX:MetaspaceSize -XX:MaxMetaspaceSize 引數來指定元空間的大小。

測試程式：

/**
 * VM Args：-XX:MaxMetaspaceSize=10m
 * User:wangs
 * Date:2018/8/27
 */
public class MetaspaceOOM {
static ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();

public static void main(String[] args) throws Exception {
int i = 1;
while (true){
classPool.makeClass("com.thinkinjava.jvm" + i++).toClass();
}
}
}
複製程式碼

執行結果：

直接記憶體OOM

測試程式：

/**
 * VM Args：-Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M
 * User:wangs
 * Date:2018/8/27
 */
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);
}
}
}
複製程式碼

執行結果：