【jvm】2.4 实战OutOfMemoryError

在java虚拟机规范中，除了程序计数器外，虚拟机内存的其他几个运行时区域都有可能发生OOM。

2.4.1 Java堆溢出demo

使用工具eclipse，【Debug Configuration】->【Java Application】创建新的参数集，并设置其中的【Arguments】为-Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

public class HeapOOM {
        // VM Args: -Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
	static class OOMObject {}	
	public static void main(String[] args) {
		List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();
		while (true) {
			list.add(new OOMObject());
		}
	}
}

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	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.demo.oom.HeapOOM.main(HeapOOM.java:13)

要解决这个区域的异常，一般的手段是首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，重点是确认内存中的对象是否是必要的，也就是先分析清楚到底是出现内存泄露（Memory Leak）还是内存溢出（Memory Overflow）。

2.4.2 虚拟机栈和本地方法栈溢出

由于在HotSpot虚拟机中并不区分虚拟机栈和本地方法栈，因此对于HotSpot来说，-Xoss（设置本地方法栈大小）虽然存在，但实际上是无效的，栈容量只由-Xss参数设定。关于虚拟机栈和本地方法栈，在Java虚拟机规范中描述了两种异常：

如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，将抛出StackOverflowError异常。
如果虚拟机在扩展栈时无法申请到足够的内存空间，则抛出StackOverflowError异常。

单线程操作的StackOverflowError异常

// 1.减小栈内存容量；2.定义大量的本地变量
public class JavaVMStackSOF {
	// vm args: -Xss128k
	private int stackLength = 1;
	public void stackLeak() {
		stackLength++;
		stackLeak();
	}
	public static void main(String[] args) throws Throwable {
		JavaVMStackSOF oom = new JavaVMStackSOF();
		try {
			oom.stackLeak();
		} catch (Throwable e) {
			System.out.println("stack length: " + oom.stackLength);
			throw e;
		}
	}
}

Exception in thread "main" stack length: 20276
java.lang.StackOverflowError
	at com.demo.oom.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:8)

多线程并发操作的StackOverflowError异常

结论：每个线程的栈分配的内存越大，反而越容易产生内存溢出异常。

解析：操作系统分配给每个进程的内存是有限制的，譬如32位的Windows限制为2GB。虚拟机提供了参数来控制java堆和方法区的这两部分内存的最大值。剩余的内存为2GB-Xmx-MaxPermSize（操作系统限制2GB，最大堆容量Xmx，最大方法区容量MaxPermSize），程序计数器消耗内容小所以忽略。如果虚拟机进程本身耗费的内存不计算在内，剩下的内存就由虚拟机栈和本地方法栈“瓜分”了。所以，每个线程分配到的栈容量越大，可以建立的线程数量就越少。

使用虚拟机默认参数时，栈深度在大多数情况下达到1000~2000完全没有问题，对于正常的方法调用（包括递归），这个深度应该完全够用了。所以，如果是建立过多线程导致的内存溢出，在不能减少线程数或者更换64虚拟机的情况下，可以通过减少最大堆和减少栈容量来换取更多的线程。

2.4.3 运行时常量池溢出

由于常量池分配在方法区中，我们可以通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize限制方法区的大小，从而间接限制其中常量池的容量。

public class RuntimeConstantPoolOOM {
	//vm args: -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M
	public static void main(String[] args) {
		List<String> list = new ArrayList<>();
		int i = 0;
		while (true) {
			list.add(String.valueOf(i++).intern());
		}
	}	
}

2.4.4 方法区溢出

方法区用于存放Class的相关信息，如类型、访问修饰符、常量池、字段描述、方法描述等。对于这个区域的测试，基本的思想是运行时产生大量的类去填满方法区，直到溢出。

方法区溢出也是一种常见的内存溢出异常，一个类如果要被垃圾收集器回收，判定条件是非常苛刻的。在经常动态生成大量Class的应用中，需要特别注意类的回收状况。

2.4.5 本机直接内存溢出

DirectMemory容量可以通过-XX:MaxDirectMemorySize来指定，如果不指定，则默认与Java堆的最大值(-Xmx指定)一样。