深入理解 Java 虚拟机之学习笔记

Posted 2020-09-22 伊甸一点

OutOfMemoryError以及StackOverflowError异常的测试以及分析

本节介绍

• Java堆的OutOfMemoryError测试
• Eclipse Memory Analyzer分析内存溢出
• 虚拟机栈和本地方法栈StackOverflowError测试
• 方法区和运行时常量池溢出
• 本机直接内存溢出

一、Java堆的OutOfMemoryError测试

　　（1）首先设置debug configuration。如下图所示：

　　（2）接下来进行编码操作，如下面的代码所示，不断添加新的对象到List中。由于Java堆设置的大小为20M并且不可扩展（将堆的最小值-Xms参数与最大值-Xmx参数设置为一样即可避免堆自动扩展），通过参数-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError可以让虚拟机出现内存溢出异常时Dump出当前的内存堆转储快照以便事后进行分析。

　　Java堆内存溢出测试：如下如所示： 

　　

　　(3)结果分析：Java堆内存的OOM（OutOfMemoryError）异常是实际应用中常见的内存溢出异常情况。当出现Java堆内存溢出时，异常堆栈信息“java.lang.OutOFMemoryError”会跟着进一步提示“Java heap space”

　　

二、Eclipse Memory Analyzer分析内存溢出

　　　(1) Eclipse安装Eclipse Memory Analyzer。

　　　　  现在已经出1.2.1了，下载地址http://www.eclipse.org/mat/downloads.php

　　　　  也可以通过eclipse install new software ,地址http://download.eclipse.org/mat/1.2/update-site/

　　 （2）打开进入后，如下所示：

　　　　　要解决这个区域的异常，一般的手段是先通过内存映像工具（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都是必要的，也就是要先分清楚到底是出现了内存泄露还是内存溢出。

　　　　

　　　　从上图可以看到它的大部分功能。
    　　　　 1. Histogram可以列出内存中的对象，对象的个数以及大小。
     　　　　2. Dominator Tree可以列出那个线程，以及线程下面的那些对象占用的空间。
     　　　　3.Top consumers通过图形列出最大的object。
     　　　　4.Leak Suspects通过MA自动分析泄漏的原因。

　　　(3)这次重点是看Leak Suspects，点开后就能看到:

　　　　

 

　　　　　　　

　　 （4）结果分析：在这张图上，我们可以清楚的看到，这个对象集合中保存了大量YourBeauty对象的引用，就是它导致的内存泄露。

三、虚拟机栈和本地方法栈StackOverflowError测试

　  (1)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。

 

　　(2)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异常。 

　　(3)使用-Xss参数减小栈内存容量。测试结果：抛出StackOverflowError异常。异常出现时输出堆栈深度相应减小。

　　

　　

　　(4) 实验表明：在单线程情况下，无论是由于栈帧太大还是虚拟机栈容量太小，当内存无法分配的时候，虚拟机抛出的都是StackOverflowError异常。

四、方法区和运行时常量池溢出

 

　　（1）由于运行时常量池是方法区的一部分，因此这两个区域的溢出测试就放在了一起进行。前面提到JDK 1.7开始逐步“去永久代”的事情，在此就以测试代码观察一下这件事对程序的实际影响。

　　　　

　　 （2）String.intern()是一个Native方法，它的作用是：如果字符串常量池已经包含一个等于此String对象的字符串，则返回代表池中这个字符串的String对象；否则，将此String对象包含的字符串添加到常量池中，并且返回此String对象的引用。在JDK1.6及之前的版本中，由于常量池分配中永久代内，我们可以通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize限制方法区大小，从而间接限制其中常量池的容量。 

　　

 

五、本机直接内存溢出

　　（1） DirectMemory容量可通过-XX:MaxDirectMemorySize指定，如果不知道，则默认与Java堆最大值(-Xmx指定)一样，下述代码越过了DirectByteBuffer类，直接通过反射获取Unsafe实例进行内存分配。因为，虽然使用DirectByteBuffer分配内存也会抛出内存溢出异常，但它抛出异常时并没有真正向操作系统申请分配内存，而是同计算得知内存无法分配，于是手动抛出异常，真正申请分配内存的方法是unsafe.allocateMemory()

　　

　　（2）使用unsafe分配本机内存。

　　

 

　

 

根据GC的工作原理，我们可以通过一些技巧和方式，让GC运行更加有效率，更加符合应用程序的要求。以下就是一些程序设计的几点建议。

1.最基本的建议就是尽早释放无用对象的引用。大多数程序员在使用临时变量的时候，都是让引用变量在退出活动域（scope）后，自动设置为null.我们在使用这种方式时候，必须特别注意一些复杂的对象图，例如数组，队列，树，图等，这些对象之间有相互引用关系较为复杂。对于这类对象，GC回收它们一般效率较低。如果程序允许，尽早将不用的引用对象赋为null.这样可以加速GC的工作。

2.尽量少用finalize函数。finalize函数是Java提供给程序员一个释放对象或资源的机会。但是，它会加大GC的工作量，因此尽量少采用finalize方式回收资源。

3.如果需要使用经常使用的图片，可以使用soft应用类型。它可以尽可能将图片保存在内存中，供程序调用，而不引起OutOfMemory.

4.注意集合数据类型，包括数组，树，图，链表等数据结构，这些数据结构对GC来说，回收更为复杂。另外，注意一些全局的变量，以及一些静态变量。这些变量往往容易引起悬挂对象（dangling reference），造成内存浪费。

5.当程序有一定的等待时间，程序员可以手动执行System.gc（），通知GC运行，但是Java语言规范并不保证GC一定会执行。使用增量式GC可以缩短Java程序的暂停时间。