在Java语言中，OOM异常是很常见的，而且这部分是面试的重点。所以会有部分代码示例，以供参考。从这部分内容中你会学会对JAVA问题分析。
在JVM中，除了程序计数器外，其他区域都会出现OOM异常。
如果使用终端，直接追加命令即可。如果是IDEA，按照下面的操作：
image.png
进入之后有VM options，在其中填写即可。
Java堆溢出
Java堆用于存储对象实例，只要不断的创建，且保证创建的速度大于GC的速度时，因堆容量超限而内存溢出。
示例代码
/**
* @author lingbao08
* @DESCRIPTION Java堆内存溢出异常测试
* VM Args: -Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
* @create 2018/7/2 13:10
**/
public class HeapOOM {
public static void main(String[] args) {
List<OOMObject> list = new ArrayList<>();
while (true)
list.add(new OOMObject());
}
static class OOMObject{}
}
参数说明
将堆的最小值-Xms和堆的最大值-Xmx设置相同，避免堆自动扩展，即此时堆是固容。通过参数-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError可以让虚拟机在出现内存溢出时Dump出当前内存堆转储快照，便于事后分析。
运行结果
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid91169.hprof ...
Heap dump file created [27958645 bytes in 0.113 secs]
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.example.demo.OOM.HeapOOM.main(HeapOOM.java:17)
异常处理
通过内存映射工具对dump出来的堆转储快照进行分析，确定内存中的对象是否必要——即是内存泄漏还是内存溢出。
如果是内存泄漏，确定泄漏对象与GCRoots之间的关系。
如果是内存溢出，则检查JVM堆参数（-Xmx和-Xms），看是否可再调大。检查某些对象的生命周期是否过长，减少内存消耗。
虚拟机栈和本地方法栈溢出
虚拟机栈溢出包含两种：
- 若线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，抛出StackOverflowError。
- 若虚拟机在扩展栈时，无法申请到足够的内存空间，抛出OutOfMemoryError。
单线程示例
示例代码
通过限制栈大小，并定义大量本地变量，增加此方法帧中本地变量表的长度。导致SOF异常。
/**
* @author lingbao08
* @DESCRIPTION java栈溢出
* VM Args:-Xss 256k
* @create 2018/7/3 10:08
**/
public class JVMStackOverflow {
private int stackLength = 1;
public static void main(String[] args) throws Throwable {
JVMStackOverflow oom = new JVMStackOverflow();
try {
oom.stackLength();
}catch (Throwable e){
System.out.println("stack length:"+oom.stackLength);
throw e;
}
}
public void stackLength(){
stackLength++;
stackLength();
}
}
参数说明
-Xss设置VM栈大小（JVM默认为1M）。
在HotSpot中不区分VM栈和本地方法栈，所以-Xoss(本地方法栈大小)存在但无效。
运行结果2
stack length:1891
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
at com.example.part2.JVMStackOverflow.stackLength(JVMStackOverflow.java:25)
......
异常处理
在单线程下，无论是栈帧太大还是VM栈容量太小，当内存无法分配时，都会抛出SOF异常。
在多线程时，通过不断的建立线程可以导致OOM异常。
操作系统分配给每个进程的内存是有限的。如Win32位的单进程是2G。
JVM总消耗内存=堆内存(Xmx)+方法区内存(MaxPermSize)+栈（和本地方法）内存(Xss)+程序计数器（很小，可以忽略不计）。
该总内存不能超过系统分配给单进程的内存，且要注意消耗内存总和不能超过系统内存。
多线程示例
示例代码
该代码段通过将栈内存设置大而导致OOM异常。
本代码段执行有风险，可能会导致系统假死或者处于高速运转中，原因见上异常处理。
/**
* @author lingbao08
* @DESCRIPTION 虚拟机栈与OOM异常
* VM Args:-Xss2g
* @create 2018/7/4 14:06
**/
public class JVMStackOOM {
public static void main(String[] args) {
JVMStackOOM jvmStackOOM = new JVMStackOOM();
jvmStackOOM.stackLeakByThread();
}
public void stackLeakByThread() {
while (true) {
Thread thread = new Thread(
new Runnable() {
public void run() {
dontStop();
}
}
);
thread.start();
}
}
private void dontStop() {
while (true) {
}
}
}
运行结果
java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
at java.lang.Thread.start0(Native Method)
at java.lang.Thread.start(Thread.java:714)
at java.lang.ref.Reference.<clinit>(Reference.java:162)
方法区和运行时常量溢出
由于JDK1.6时，运行时常量池属于方法区的一部分，因此该区域进行如下测试。
String.intern()是一个native方法，其作用是：1）若字符串常量池中包含等于该String对象的字符串，则返回常量池中的String对象；2）若没有，将此String包含的字符串添加到常量池中，且返回此字符串对象的引用。
示例代码
/**
* @author lingbao08
* @DESCRIPTION 运行时常量池溢出
* VM Args:-XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M
* @create 2018/7/4 06:04
**/
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());
}
}
}
参数说明
-XX:PermSize=10M设置方法区初始内存。
-XX:MaxPermSize=10M设置方法区最大内存。
运行结果
JDK6中：
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:2760)
at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:2734)
at java.util.ArrayList.ensureCapacity(ArrayList.java:167)
at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:351)
at com.example.part2.RuntimeConstantPoolOOM.main(RuntimeConstantPoolOOM.java:18)
JDK7中，运行正常。
JDK8中：
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM warning: ignoring option PermSize=10M; support was removed in 8.0
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM warning: ignoring option MaxPermSize=10M; support was removed in 8.0
可以看出，从6到8的过程中，从6到7，是将字符串常量池从方法区移动到堆中，从7到8，完全移除方法区大小的参数使用。（因为~~~~）。
异常处理
扩容和检查代码。
关于常量池的另一点差异：
String s1 = "java";
String str1 = new String("计算机")+"软件";
System.out.println(str1.intern()==str1);
String str2 = new String("ja")+"va";
System.out.println(str2.intern()==str2);
如上代码，在JDK6中，输出false，false。而在JDK7+中，输入true，false。
我们都知道new的对象在java堆中，在JDK6中，intern()方法将首次遇到的字符串实例复制到永久代中，返回的也是永久代中这个实例的引用，所以两者不相等。而在JDK7中，intern()方法只是在常量池中记录首次出现实例的引用，所以两者指向同一对象。
Java在方法区的GC是比较苛刻的，但主要见于经常动态生成大量Class的应用或者技术中，如Spring、Hibernate等使用CGLib技术的，大量JSP或动态生成JSP文件的应用，基于OSGi的应用等。此时是需要对一些动态类进行回收的。
本机直接内存溢出
示例代码
通过Unsafe实例进行分配（这是一个底层类且不希望给非jdk类使用，所以采用反射使用）。其中unsafe.allocateMemory()方法是申请内存的。
/**
* @author lingbao08
* @DESCRIPTION
* VM Args:-XX:MaxDirectMemorySize=10m -Xmx20m
* @create 2018/7/4 18:13
**/
public class DirectMemoryOOM {
public static final int _10MB = 1024 * 1024*10;
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(_10MB);
}
}
参数说明
-XX:MaxDirectMemorySize指定直接内存大小，默认和Java堆一样大。
运行结果
运行时间稍长。
java(92900,0x700006f66000) malloc: *** mach_vm_map(size=10485760) failed (error code=3)
*** error: can't allocate region
*** set a breakpoint in malloc_error_break to debug
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError
at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method)
at com.example.part2.DirectMemoryOOM.main(DirectMemoryOOM.java:22)
异常处理
由DirectMemory导致的内存溢出，在堆转储文件中很难发现明显的异常，如果发现OOM异常之后Dump文件很小，而程序中又直接或间接的使用了NIO，则应考虑着一方面。
ps：DirectByteBuffer类是本机直接内存的一个底层类，且该类不公开，该类是通过计算得知内存无法分配，然后手动抛错OOM，而其真正申请分配内存的方法是Unsafe.allocateMemory()。
//TODO:该部分在后期开篇NIO时，再研究。
总结
JVM异常.png
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