JVM内存区域中，除了程序计数器外，其他几个运行时区域都有可能发生OutOfMemoryError（OOM）异常。本文对OOM异常进行总结，通过代码验证JVM规范中描述的运行时区域存储的内容；了解可能导致这些区域OOM异常的代码，能够在工作中根据异常代码对内存哪一出区域进行定位。
1.Java堆溢出
Java堆用于存储对象实例，只要不断地创建对象，并且保证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，对象数量达到最大堆容量限制，则发生溢出。
限制Java堆的大小为20MB，最小值和最大值相同（不可扩展）。当虚拟机出现内存溢出异常时Dump出当前的内存堆转储快照以便事后分析。
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package com.jvm.OutOfMemoryError;
-
-
import java.util.List;
-
import java.util.ArrayList;
-
-
/**
-
* Java堆溢出
-
* VM Args：-Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-
*/
-
-
public
class HeapOOM {
-
-
public static void main(String[] args) {
-
List<OOMObject> list =
new ArrayList<OOMObject>();
-
while(
true) {
-
// list保留引用，避免Full GC 回收
-
list.add(
new OOMObject());
-
}
-
}
-
-
static
class OOMObject {
-
-
}
-
}
运行结果：
-
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
-
Dumping heap to java_pid7768.hprof ...
-
Heap dump file created [
27987840 bytes in
0.142 secs]
这种异常比较常见，一般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，确实是内存泄露还是内存溢出。
内存泄露
查看泄露对象到GC Roots的引用链，定位泄露代码位置。
内存溢出
如果不存在泄露，即内存中的对象确实都还必须活着，检查JVM堆参数（-Xmx与-Xms），调大参数，检查代码是否存在某些对象生命周期过长，持有状态过长的情况，减少程序运行期的内存消耗。
2.虚拟机栈和本地方法栈溢出
HotSpot不区分虚拟机栈和本地方法栈，栈容量只能由-Xss参数设定。
StackOverFlow：线程申请的栈深度超过允许的最大深度
OutOfMemoryError： 虚拟机扩展时无法申请到足够的内存空间
StackOverFlow的情况：递归调用方法，定义大量的本地变量，增大此方法帧中本地变量表的长度。
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package com.jvm.OutOfMemoryError;
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/**
-
* 虚拟机栈和本地方法栈溢出 StackOverFlow
-
* VM Args：-Xss128k
-
*/
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public
class JavaVMStackSOF {
-
-
private
int stackLength =
1;
-
-
// 递归调用方法，定义大量的本地变量，增大此方法帧中本地变量表的长度
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public void stackLeak() {
-
stackLength++;
-
stackLeak();
-
}
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-
public static void main(String[] args) {
-
JavaVMStackSOF oom =
new JavaVMStackSOF();
-
try {
-
oom.stackLeak();
-
}
catch (Throwable e) {
-
System.out.println(
"stack length: " + oom.stackLength);
-
throw e;
-
}
-
}
-
-
}
运行结果：
-
stack length:
999
-
Exception in thread
"main" java.lang.StackOverflowError
-
at com.jvm.OutOfMemoryError.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:
26)
-
at com.jvm.OutOfMemoryError.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:
26)
-
at com.jvm.OutOfMemoryError.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:
26)
-
......
OutOfMemoryError：多线程下的内存溢出，与栈空间是否足够大并不存在任何联系。为每个线程的栈分配的内存越大（参数-Xss），那么可以建立的线程数量就越少，建立线程时就越容易把剩下的内存耗尽，越容易内存溢出。在这种情况下，如果不能减少线程数目或者更换64位虚拟机时，减少最大堆和减少栈容量能够换取更多的线程。
3.方法区和运行常量池溢出
运行时常量池
JDK1.7开始逐步“去永久代”，下面的讨论可以测试下实际影响。
String.intern()是一个Native方法，它的作用是：如果运行时常量池中已经包含一个等于此String对象内容的字符串，则返回常量池中该字符串的引用；如果没有，则在常量池中创建与此String内容相同的字符串，并返回常量池中创建的字符串的引用。JDK7的intern()方法的实现有所不同，当常量池中没有该字符串时，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堆中首次出现的该字符串的引用，并返回该引用。
在JDK1.6之前，常量池分配在永久代，以下代码在JDK1.6下运行才回发生内存溢出，如果在JDK1.7及其之后的版本运行，则是死循环：
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package com.jvm.OutOfMemoryError;
-
-
import java.util.ArrayList;
-
import java.util.List;
-
-
/**
-
* 运行时常量池溢出
-
*
-
* jdk1.7 及其以后的版本已经“去永久代”，jdk1.6之前的环境下运行才会出现溢出
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* -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M （间接指定常量池容量大小）
-
*/
-
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public
class RuntimeConstantPoolOOM {
-
public static void main(String[] args) {
-
List<String> list =
new ArrayList<String>();
-
int i =
0;
-
while(
true) {
-
// list保留引用，避免Full GC 回收
-
list.add(String.valueOf(i++).intern());
-
}
-
}
-
}
运行结果：
-
Exception in thread
"main" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
-
at java.lang.String.intern(Native Method)
-
......
4.方法区
方法区用于存放Class的相关信息，如果运行时产生大量的类去填满方法区，就可能发生方法区的内存溢出。 例如主流框架Spring、Hibernate对大量的类进行增强时，利用CGLib字节码生成动态类；大量JSP或动态JSP(JSP第一次运行时需要编译为Java类）。
下面为CGLib动态生成类导致的方法区溢出：
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package com.jvm.OutOfMemoryError;
-
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import java.lang.reflect.Method;
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import com.jvm.OutOfMemoryError.HeapOOM.OOMObject;
-
-
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
-
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
-
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
-
-
/**
-
* 方法区溢出
-
* -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M
-
*/
-
-
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() {
-
-
@Override
-
public Object intercept(Object obj, Method m, Object[] objs, MethodProxy proxy) throws Throwable {
-
// TODO Auto-generated method stub
-
return proxy.invokeSuper(obj, objs);
-
}
-
});
-
enhancer.create();
-
}
-
}
-
}
运行结果：
本地直接内存溢出
Java虚拟机可以通过参数-XX:MaxDirectMemorySize设定本机直接内存可用大小，如果不指定，则默认与java堆内存大小相同。JDK中可以通过反射获取Unsafe类(Unsafe的getUnsafe()方法只有启动类加载器Bootstrap才能返回实例)直接操作本机直接内存。通过使用-XX:MaxDirectMemorySize=10M，限制最大可使用的本机直接内存大小为10MB。
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import java.lang.reflect.Field;
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public
class DirectMemoryOOM {
-
-
private
static
final
int _1MB =
1024 *
1024 *
1024;
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public static void main(String[] args) throws Exception {
-
Field unsafeField = Unsafe .
class .getDeclaredFields()[0];
-
unsafeField.setAccessible(
true );
-
Unsafe unsafe = ( Unsafe ) unsafeField.get(
);
-
-
while (
true ) {
-
// unsafe 直接想操作系统申请内存
-
unsafe.allocateMemory( _1MB );
-
}
-
}
-
}
运行结果：
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Exception in thread
"main" java.lang.OutOfMemoryError
-
at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method)
-
......
这种异常的明显特征是在Heap Dump文件中看不见明显的异常。如果OOM之后Dump的文件比较小，程序中直接或间接用到了IO/NIO，可以考虑是否是这方面的原因。