深刻理解java虛擬機【內存溢出實例】

經過簡單的小例子程序，演示java虛擬機各部份內存溢出狀況：

(1).java堆溢出：

Java堆用於存儲實例對象，只要不斷建立對象，而且保證GC Roots到對象之間有引用的可達，避免垃圾收集器回收實例對象，就會在對象數量達到堆最大容量時產生OutOfMemoryError異常。

想要方便快速地產生堆溢出，要使用以下java虛擬機參數：-Xms10m(最小堆內存爲10MB)，-Xmx10m(最大堆內存爲10MB，最小堆內存和最大堆內存相同是爲了不堆動態擴展)，-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError可讓java虛擬機在出現內存溢出時產生當前堆內存快照以便進行異常分析。

例子代碼以下：

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

 

運行一段時間就會發現產生OutOfMemoryError異常，而且產生了堆內存異常dump文件。

(2).java虛擬機棧和本地方法棧溢出：

因爲Sun的HotSpot虛擬機不區分java虛擬機棧和本地方法棧，所以對於HotSpot虛擬機來講-Xoss參數(設置本地方法棧大小)雖然存在，可是其實是無效的，棧容量只能由-Xss參數設定。

因爲Java虛擬機棧會出現StackOverflowError和OutOfMemoryError兩種異常，因此分別使用兩個例子演示這兩種狀況：

a.java虛擬機棧深度溢出：

單線程的環境下，不管是因爲棧幀太大，仍是虛擬機棧容量過小，當內存沒法再分配的時候，虛擬機總拋出StackOverflowError異常。使用-Xss128k將java虛擬機棧大小設置爲128kb，例子代碼以下：

public class JavaVMStackOF{
    private int stackLength = 1;
    public void stackLeak(){
        statckLength++;
        stackLeak();
}
public static void main(String[] args){
    JavaVMStackOF oom = new JavaVMStackOF();
oom.stackLeak();
}
}

運行一段時間後，產生StackOverflowError異常。Java虛擬機棧溢出通常會產生在方法遞歸調用過多而java虛擬機棧內存不夠的狀況下。

b.java虛擬機棧內存溢出：

多線程環境下，可以建立的線程最大內存=物理內存-最大堆內存-最大方法區內存，在java虛擬機棧內存必定的狀況下，單個線程佔用的內存越大，所能建立的線程數目越小，因此在多線程條件下很容易產生java虛擬機棧內存溢出的異常。

使用-Xss2m參數設置java虛擬機棧內存大小爲2MB，例子代碼以下：

public class JavaVMStackOOM{
    private void dontStop(){
    while(true){
}
}
public void stackLeakByThread{
    while(true){
        Thread t = new Thread(new Runnable(){
    public void run(){
    dontStop();
}
});
t.start();
}
}
public static void main(String[] args){
    JavaVMStackOOM oom = new JavaVMStackOOM();
    oom. stackLeakByThread();.
}
}

 

運行一段時間以後，java虛擬機棧就會由於內存過小沒法建立線程而產生OutOfMemoryError。

(3).運行時常量池溢出：

運行時常量池屬於方法區的一部分，能夠使用-XX:PermSize=10m和-XX:MaxPermSize=10m將永久代最大內存和最小內存設置爲10MB大小，而且因爲永久代最大內存和最小內存大小相同，所以沒法擴展。

String的intern()方法用於檢查常量池中若是有等於此String對象的字符串存在，則直接返回常量池中的字符串對象，不然，將此String對象所包含的字符串添加到運行時常量池中，並返回此String對象的引用。所以String的intern()方法特別適合演示運行時常量池溢出，例子代碼以下：

public class RuntimeConstantPoolOOM{
    public static void main(String[] args){
List<String> list = new ArrayList<String>();
        int i = 0;
        while(true){
        list.add(String.valueOf(i++).intern());
}
}
}

運行一段時間，永久代內存不夠，運行時常量池因沒法再添加常量而產生OutOfMemoryError。

(4).方法區溢出：

運行時常量池是方法區的一部分，他們都屬於HotSpot虛擬機中的永久代內存區域。方法區用於存放Class的相關信息，Java的反射和動態代理能夠動態產生Class，另外第三方的CGLIB能夠直接操做字節碼，也能夠動態產生Class，實驗經過CGLIB來演示，一樣使用-XX:PermSize=10m和-XX:MaxPermSize=10m將永久代最大內存和最小內存設置爲10MB大小，而且因爲永久代最大內存和最小內存大小相同，所以沒法擴展。例子代碼以下：

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();
}
}
class OOMObject{
}
}

運行一段時間以後，永久代內存不夠，方法區沒法再存放CGLIB建立處理的Class信息，產生方法區OutOfMemoryError。

(5).本機直接內存溢出：

Java虛擬機能夠經過參數-XX:MaxDirectMemorySize設定本機直接內存可用大小，若是不指定，則默認與java堆內存大小相同。JDK中能夠經過反射獲取Unsafe類(Unsafe的getUnsafe()方法只有啓動類加載器Bootstrap才能返回實例)直接操做本機直接內存。經過使用-XX:MaxDirectMemorySize=10M，限制最大可以使用的本機直接內存大小爲10MB，例子代碼以下：

public class DirectMemoryOOM{
    private static final int _1MB = 1024* 1024 * 1024;
    publc 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直接想操做系統申請內存
    unsafe.allocateMemory(_1MB);
}
}
}

當運行一段時間以後，10MB的本機直接內存被分配光，沒法在進行直接內存分配時，產生OutOfMemoryError。