從幾個sample來學習Java堆，方法區，Java棧和本地方法棧

最近在看《深刻理解Java虛擬機》，書中給了幾個例子，比較好的說明了幾種OOM（OutOfMemory）產生的過程，大部分的程序員在寫程序時不會太關注Java運行時數據區域的結構：

感受有必要經過幾個實在的例子來加深對這幾個區域的瞭解

1）Java堆

全部對象的實例分配都在Java堆上分配內存，堆大小由-Xmx和-Xms來調節，sample以下所示：

[java] view plain copy print ?

1. public class HeapOOM {
3. static class OOMObject{}
5. /**
6. * @param args
7. */
8. public static void main(String[] args) {
9. List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();
11. while(true){
12. list.add(new OOMObject());
13. }
14. }
16. }

public class HeapOOM {
	
	static class OOMObject{}

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();
		
		while(true){
			list.add(new OOMObject());
		}
	}

}

加上JVM參數-verbose:gc -Xms10M -Xmx10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError，就能很快報出OOM：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

而且能自動生成Dump。

2）方法區

方法區是存放虛擬機加載類的相關信息，如類、靜態變量和常量，大小由-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize來調節，類太多有可能撐爆永久帶：

[java] view plain copy print ?

1. public class MethodAreaOOM {
3. static class OOMOjbect{}
5. /**
6. * @param args
7. */
8. public static void main(String[] args) {
9. // TODO Auto-generated method stub
10. while(true){
11. Enhancer eh = new Enhancer();
12. eh.setSuperclass(OOMOjbect.class);
13. eh.setUseCache(false);
14. eh.setCallback(new MethodInterceptor(){
16. @Override
17. public Object intercept(Object arg0, Method arg1,
18. Object[] arg2, MethodProxy arg3) throws Throwable {
19. // TODO Auto-generated method stub
20. return arg3.invokeSuper(arg0, arg2);
21. }
23. });
24. eh.create();
25. }
26. }
28. }

public class MethodAreaOOM {
	
	static class OOMOjbect{}

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		while(true){
			Enhancer eh = new Enhancer();
			eh.setSuperclass(OOMOjbect.class);
			eh.setUseCache(false);
			eh.setCallback(new MethodInterceptor(){

				@Override
				public Object intercept(Object arg0, Method arg1,
						Object[] arg2, MethodProxy arg3) throws Throwable {
					// TODO Auto-generated method stub
					return arg3.invokeSuper(arg0, arg2);
				}
				
			});
			eh.create();
		}
	}

}

加上永久帶的JVM參數：-XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M，運行後會報以下異常：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

靜態變量或常量也會有可能撐爆方法區：

[java] view plain copy print ?

1. public class ConstantOOM {
3. /**
4. * @param args
5. */
6. public static void main(String[] args) {
7. // TODO Auto-generated method stub
8. List<String> list = new ArrayList<String>();
9. int i=0;
10. while(true){
11. list.add(String.valueOf(i++).intern());
12. }
13. }
15. }

public class ConstantOOM {

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		List<String> list = new ArrayList<String>();
		int i=0;
		while(true){
			list.add(String.valueOf(i++).intern());
		}
	}

}

一樣加上JVM參數：-XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M，運行後報以下異常：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

3）Java棧和本地方法棧

棧是存放線程調用方法時存儲局部變量表，操做，方法出口等與方法執行相關的信息，棧大小由Xss來調節，方法調用層次太多會撐爆這個區域，samples以下所示：

[java] view plain copy print ?

1. package com.cutesource;
3. public class StackOOM {
5. /**
6. * @param args
7. */
9. private int stackLength = 1;
11. public void stackLeak(){
12. stackLength++;
13. stackLeak();
14. }
16. public static void main(String[] args) throws Throwable{
17. // TODO Auto-generated method stub
18. StackOOM oom = new StackOOM();
19. try{
20. oom.stackLeak();
21. }catch(Throwable err){
22. System.out.println("Stack length:" + oom.stackLength);
23. throw err;
24. }
26. }
28. }

package com.cutesource;

public class StackOOM {

	/**
	 * @param args
	 */
	
	private int stackLength = 1;
	
	public void stackLeak(){
		stackLength++;
		stackLeak();
	}
	
	public static void main(String[] args) throws Throwable{
		// TODO Auto-generated method stub
		StackOOM oom = new StackOOM();
		try{
			oom.stackLeak();
		}catch(Throwable err){
			System.out.println("Stack length:" + oom.stackLength);
			throw err;
		}
		
	}

}

設置JVM參數：-Xss128k，報出異常：

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError

打印出Stack length:1007，這裏能夠看出，在個人機器上128k的棧容量能承載深度爲1007的方法調用。固然報這樣的錯不多見，通常只會出現無限循環的遞歸中，另外，線程太多也會佔滿棧區域：

[java] view plain copy print ?

1. package com.cutesource;
3. public class StackOOM {
5. /**
6. * @param args
7. */
9. private int stackLength = 1;
11. private void dontStop(){
12. while(true){
13. try{Thread.sleep(1000);}catch(Exception err){}
14. }
15. }
17. public void stackLeakByThread(){
18. while(true){
19. Thread t = new Thread(new Runnable(){
21. @Override
22. public void run() {
23. // TODO Auto-generated method stub
24. dontStop();
25. }
27. });
28. t.start();
29. stackLength++;
30. }
31. }
33. public static void main(String[] args) throws Throwable{
34. // TODO Auto-generated method stub
35. StackOOM oom = new StackOOM();
36. try{
37. oom.stackLeakByThread();
38. }catch(Throwable err){
39. System.out.println("Stack length:" + oom.stackLength);
40. throw err;
41. }
43. }
45. }

package com.cutesource;

public class StackOOM {

	/**
	 * @param args
	 */
	
	private int stackLength = 1;
	
	private void dontStop(){
		while(true){
			try{Thread.sleep(1000);}catch(Exception err){}
		}
	}
	
	public void stackLeakByThread(){
		while(true){
			Thread t = new Thread(new Runnable(){

				@Override
				public void run() {
					// TODO Auto-generated method stub
					dontStop();
				}
				
			});
			t.start();
			stackLength++;
		}
	}
	
	public static void main(String[] args) throws Throwable{
		// TODO Auto-generated method stub
		StackOOM oom = new StackOOM();
		try{
			oom.stackLeakByThread();
		}catch(Throwable err){
			System.out.println("Stack length:" + oom.stackLength);
			throw err;
		}
		
	}

}

報出異常：Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError:unable to create new native thread

不過在windows上運行這個例子要當心，會出現系統假死的狀況，有可能須要重啓機器才行。

以上幾個例子雖然比較簡單，但能很好幫助普通的程序員更加直觀的瞭解Java堆，方法區，Java棧和本地方法棧。