JVM 内存溢出

转载自https://blog.csdn.net/huyuyang6688/article/details/81490570

1. 堆内存溢出

对象所占空间超过最大堆容量时,就会产生OutOfMemoryError的异常。

堆内存异常示例如下:

/**
 * 设置最大堆最小堆:-Xms20m -Xmx20m
 * 运行时,不断在堆中创建OOMObject类的实例对象,且while执行结束之前,GC Roots(代码中的oomObjectList)到对象(每一个OOMObject对象)之间有可达路径,垃圾收集器就无法回收它们,最终导致内存溢出。
 */
public class HeapOOM {
    static class OOMObject {
    }
    public static void main(String[] args) {
        List<OOMObject> oomObjectList = new ArrayList<>();
        while (true) {
            oomObjectList.add(new OOMObject());
        }
    }
}

运行后会报异常,在堆栈信息中可以看到 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 的信息,说明在堆内存空间产生内存溢出的异常。

新产生的对象最初分配在新生代,新生代满后会进行一次Minor GC,如果Minor GC后空间不足会把该对象和新生代满足条件的对象放入老年代,老年代空间不足时会进行Full GC,之后如果空间还不足以存放新对象则抛出OutOfMemoryError异常。常见原因:内存中加载的数据过多如一次从数据库中取出过多数据;集合对对象引用过多且使用完后没有清空;代码中存在死循环或循环产生过多重复对象;堆内存分配不合理;网络连接问题、数据库问题等。

2. 虚拟机栈/本地方法栈溢出

当线程请求的栈的深度大于虚拟机所允许的最大深度,则抛出StackOverflowError。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OutOfMemoryError。

最常见的场景就是方法无限递归调用,抛出StackOverflowError,实例如下:

/**
 * 设置每个线程的栈大小:-Xss256k
 * 运行时,不断调用doSomething()方法,main线程不断创建栈帧并入栈,导致栈的深度越来越大,最终导致栈溢出。
 */
public class StackSOF {
    private int stackLength=1;
    public void doSomething(){
            stackLength++;
            doSomething();
    }
    public static void main(String[] args) {
        StackSOF stackSOF=new StackSOF();
        try {
            stackSOF.doSomething();
        }catch (Throwable e){//注意捕获的是Throwable
            System.out.println("栈深度:"+stackSOF.stackLength);
            throw e;
        }
    }
}

上述代码执行后抛出:Exception in thread “Thread-0” java.lang.StackOverflowError的异常。

栈上能够产生OutOfMemoryError的示例如下:

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/**
 * 设置每个线程的栈大小:-Xss2m
 * 运行时,不断创建新的线程(且每个线程持续执行),每个线程对一个一个栈,最终没有多余的空间来为新的线程分配,导致OutOfMemoryError
 */
public class StackOOM {
    private static int threadNum = 0;
    public void doSomething() {
        try {
            Thread.sleep(100000000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        final StackOOM stackOOM = new StackOOM();
        try {
            while (true) {
                threadNum++;
                Thread thread = new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        stackOOM.doSomething();
                    }
                });
                thread.start();
            }
        } catch (Throwable e) {
            System.out.println("目前活动线程数量:" + threadNum);
            throw e;
        }
    }
}

上述代码运行后会报异常,在堆栈信息中可以看到 java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread的信息,无法创建新的线程,说明是在扩展栈的时候产生的内存溢出异常。

总结:在线程较少的时候,某个线程请求深度过大,会报StackOverflow异常,解决这种问题可以适当加大栈的深度(增加栈空间大小),也就是把-Xss的值设置大一些,但一般情况下是代码问题的可能性较大;在虚拟机产生线程时,无法为该线程申请栈空间了,会报OutOfMemoryError异常,解决这种问题可以适当减小栈的深度,也就是把-Xss的值设置小一些,每个线程占用的空间小了,总空间一定就能容纳更多的线程,但是操作系统对一个进程的线程数有限制,经验值在3000~5000左右。在jdk1.5之前-Xss默认是256k,jdk1.5之后默认是1M,这个选项对系统硬性还是蛮大的,设置时要根据实际情况,谨慎操作。

3. 方法区溢出

方法区主要用于存储虚拟机加载的类信息、常量、静态变量,以及编译器编译后的代码等数据,所以方法区溢出的原因就是没有足够的内存来存放这些数据。

方法区溢出实例如下:

/**
 * 设置方法区最大、最小空间:-XX:PermSize=10m -XX:MaxPermSize=10m
 * 运行时,通过cglib不断创建JavaMethodAreaOOM的子类,方法区中类信息越来越多,最终没有可以为新的类分配的内存导致内存溢出
 */
public class JavaMethodAreaOOM {
    public static void main(final String[] args){
       try {
           while (true){
               Enhancer enhancer=new Enhancer();
               enhancer.setSuperclass(JavaMethodAreaOOM.class);
               enhancer.setUseCache(false);
               enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
                   @Override
                   public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
                       return methodProxy.invokeSuper(o,objects);
                   }
               });
               enhancer.create();
           }
       }catch (Throwable t){
           t.printStackTrace();
       }
    }
}

上述代码运行后会报“java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space”的异常,说明是在方法区出现了内存溢出的错误。

4. 本机直接内存溢出

本机直接内存(DirectMemory)并不是虚拟机运行时数据区的一部分,也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域,但在Java中用到NIO相关操作时(比如ByteBuffer的allocteDirect方法申请的是本机直接内存),也可能会出现内存溢出的异常。

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