深刻理解Java虛擬機之實戰OutOfMemoryError

Java虛擬機中哪些區域會發生OOM

堆、虛擬機棧、本地方法棧、方法區、直接內存

堆OOM

測試程序：

/**
 * 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());
        }
    }
}
複製代碼

運行結果：

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)
複製代碼

用MAT工具打開堆快照文件：

「Shallow Heap」：類自己元數據的大小。「Retained Heap」：該類以及它引用的其餘類所佔用空間的總和

大概的分析步驟就是這樣，關於MAT的使用，能夠去多瞭解下。

棧OOM

• 線程請求的棧深度大於虛擬機所容許的最大深度，將拋出StackOverflowError。
• 若是虛擬機在擴展棧時沒法申請到足夠的內存，則拋出OOM。
  測試程序：

/**
 * 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();
    }
}
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運行結果：

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)
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上篇文章深刻理解Java虛擬機之棧幀,介紹了棧幀，咱們來回顧一下：棧幀是保存在虛擬機棧中的，棧幀是用來存儲數據和存儲部分過程結果的數據結構，同時也被用來處理動態連接（Dynamic Linking）、方法返回值和異常分派（Dispatch Exception）。棧幀越大，棧深度越小。方法參數過多或者局部變量過多都會使棧深度變小，若是超過-xss設置的棧內存容量，就會致使棧溢出。

方法區OOM

測試程序：

/*
 * 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());
        }
    }
}
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在JDK1.6及以前版本中，因爲常量池分配在永久代中(即方法區)，咱們能夠經過-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。運行時常量池溢出：java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space。

JDK1.7常量池不在存儲對象，而是存儲對象的引用。修改虛擬機參數-Xms10m -Xmx10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError,運行結果以下：

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)
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異常的意思是程序花在垃圾回收上的時間太多，卻沒有什麼效果。默認的話，若是98%的時間都花在GC上而且回收了纔不到2%的空間的話，虛擬機就會拋這個異常。
JDK1.8移除了永久代，類的元數據信息存儲在元空間。元空間並不在虛擬機中，而是使用本地內存。所以，默認狀況下，元空間的大小僅受本地內存限制，但能夠經過-XX:MetaspaceSize -XX:MaxMetaspaceSize參數來指定元空間的大小。
測試程序：

/**
 * 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();
        }
    }
}
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運行結果：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace
    at javassist.ClassPool.toClass(ClassPool.java:1170)
    at javassist.ClassPool.toClass(ClassPool.java:1113)
    at javassist.ClassPool.toClass(ClassPool.java:1071)
    at javassist.CtClass.toClass(CtClass.java:1264)
    at com.thinkinjava.jvm.Metaspace.main(Metaspace.java:16)
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直接內存OOM

測試程序：

/**
 * 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);
        }
    }
}
複製代碼

運行結果：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError
    at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method)
    at com.thinkinjava.jvm.DirectMemoryOOM.main(DirectMemoryOOM.java:21)複製代碼

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