深入理解java虚拟机：java内存溢出实战

Posted 2020-11-20 qwangxiao

按照java内存的结构，发生内存溢出的地方常在于堆、栈、方法区、直接内存。

1、堆溢出

堆溢出原因莫过于对象太多导致，看代码。

1.  
   package baby.oom;
2.  
    
3.  
   import java.util.ArrayList;
4.  
   import java.util.List;
5.  
    
6.  
   /**
7.  
   * java 堆溢出
8.  
   * VM Args：-Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
9.  
   * @author
10.  
    */
11.  
    public class HeapOOM {
12.  
     
13.  
    static class OOMObject {
14.  
    }
15.  
     
16.  
    public static void main(String[] args) {
17.  
    List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();
18.  
     
19.  
    while (true) {
20.  
    list.add(new OOMObject());
21.  
    /*System.out.println("total(k):"+Runtime.getRuntime().totalMemory()/1024+
22.  
    " freeMemory(k):"+Runtime.getRuntime().freeMemory()/1024+
23.  
    " maxMemory(k):"+Runtime.getRuntime().maxMemory()/1024+
24.  
    " availableProcessors:"+Runtime.getRuntime().availableProcessors());*/
25.  
    }
26.  
    }
27.  
    }
28.  
     
29.  
    /**
30.  
    * java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
31.  
    Dumping heap to java_pid1820.hprof ...
32.  
    Heap dump file created [24787111 bytes in 0.346 secs]
33.  
    Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
34.  
    at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:2760)
35.  
    at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:2734)
36.  
    at java.util.ArrayList.ensureCapacity(ArrayList.java:167)
37.  
    at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:351)
38.  
    at baby.oom.HeapOOM.main(HeapOOM.java:19)
39.  
    *
40.  
    *
41.  
    */

 

2、栈溢出

根据JAVA虚拟机规范描述：

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

如果虚拟机在扩展栈时无法申请到足够的内存空间，将抛出OutOfMemoryError。

实验表明：

在单线程下，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。

通过不断的建立新线程的方式可以产生内存溢出溢出。为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。

如果是建立过多线程导致的内存溢出，在不能减少线程数量或者更换64位虚拟机的情况下，就只能通过减少最大堆和减少栈容量来换取更多的线程。

假设32位windows系统虚拟机最大设为2G，虚拟机提供了参数来控制java堆和方法区这两部分最大值，剩余的内存为2G - Xmx- MaxPermSize，如果虚拟机本身进程内存大小不算在内，省下的内存就有虚拟机和本地方法栈瓜分了。每个线程分配到的栈容量越大，可以建立的线程数量自然就越少。

1.  
   package baby.oom;
2.  
   /**
3.  
   * 栈异常
4.  
   * 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
5.  
   * 如果虚拟机在扩展栈时无法申请到足够的内存空间，将抛出OutOfMemoryError
6.  
   * VM Args：-Xss128k
7.  
   * @author
8.  
   */
9.  
   public class JavaVMStackSOF {
10.  
     
11.  
    private int stackLength = 1;
12.  
     
13.  
    public void stackLeak() {
14.  
    stackLength++;
15.  
    stackLeak();
16.  
    }
17.  
     
18.  
    public static void main(String[] args) throws Throwable {
19.  
    JavaVMStackSOF oom = new JavaVMStackSOF();
20.  
    try {
21.  
    oom.stackLeak();
22.  
    } catch (Throwable e) {
23.  
    System.out.println("stack length:" + oom.stackLength);
24.  
    throw e;
25.  
    }
26.  
    }
27.  
    }
28.  
     
29.  
    /**
30.  
    *
31.  
    * stack length:2403
32.  
    Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
33.  
    at baby.oom.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:11)
34.  
    at baby.oom.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:12)
35.  
    at baby.oom.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:12)
36.  
     
37.  
    默认情况下，即不加Xss限制，输出的length为8956，加了Xss128k length位2403
38.  
    */
39.  
     

 

 

 

 

1.  
   package baby.oom;
2.  
   /**
3.  
   * VM Args：-Xss2M （这时候不妨设大些）
4.  
   * @author
5.  
   */
6.  
   public class JavaVMStackOOM {
7.  
    
8.  
   int i=0;
9.  
   private void dontStop() {
10.  
    while (true) {
11.  
    }
12.  
    }
13.  
     
14.  
    public void stackLeakByThread() {
15.  
     
16.  
    while (true) {
17.  
    Thread thread = new Thread(new Runnable() {
18.  
    @Override
19.  
    public void run() {
20.  
    dontStop();
21.  
    }
22.  
    });
23.  
    i++;
24.  
    System.out.println("i="+i);
25.  
    thread.start();
26.  
    }
27.  
    }
28.  
     
29.  
    public static void main(String[] args) throws Throwable {
30.  
    JavaVMStackOOM oom = new JavaVMStackOOM();
31.  
     
32.  
    try {
33.  
    oom.stackLeakByThread();
34.  
    } catch (Throwable e) {
35.  
    System.out.println("thread num:" + oom.i);
36.  
    throw e;
37.  
    }
38.  
    }
39.  
    }
40.  
    //i=391
41.  
    //thread num:391
42.  
    //Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread

 

 

 

 

3、方法区溢出

 

 

 

当运行时常量池过大或者类过多时就会导致方法区溢出。

1.  
   package baby.oom;
2.  
    
3.  
   import java.util.ArrayList;
4.  
   import java.util.List;
5.  
    
6.  
   /**
7.  
   * VM Args：-XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M
8.  
   * @author
9.  
   */
10.  
    public class RuntimeConstantPoolOOM {
11.  
     
12.  
    public static void main(String[] args) {
13.  
    // 使用List保持着常量池引用，避免Full GC回收常量池行为
14.  
    List<String> list = new ArrayList<String>();
15.  
    // 10MB的PermSize在integer范围内足够产生OOM了
16.  
    int i = 0;
17.  
    while (true) {
18.  
    list.add(String.valueOf(i++).intern());
19.  
    }
20.  
    }
21.  
    }
22.  
     
23.  
    /**
24.  
    Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
25.  
    at java.lang.String.intern(Native Method)
26.  
    at baby.oom.RuntimeConstantPoolOOM.main(RuntimeConstantPoolOOM.java:18)
27.  
     
28.  
    */

 

1.  
   package baby.oom;
2.  
    
3.  
   import java.lang.reflect.Method;
4.  
    
5.  
   import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
6.  
   import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
7.  
   import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
8.  
    
9.  
   /**
10.  
    * VM Args： -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M
11.  
    * @author
12.  
    */
13.  
    public class JavaMethodAreaOOM {
14.  
     
15.  
    public static void main(String[] args) {
16.  
    while (true) {
17.  
    Enhancer enhancer = new Enhancer(www.mcyllpt.com/);
18.  
    enhancer.setSuperclass(OOMObject.class);
19.  
    enhancer.setUseCache(false);
20.  
    enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
21.  
     
22.  
    @Override
23.  
    public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] arg, MethodProxy proxy) throws Throwable {
24.  
    // TODO Auto-generated method stub
25.  
    return proxy.invokeSuper(obj, arg);
26.  
    }
27.  
    });
28.  
    enhancer.create();
29.  
    }
30.  
    }
31.  
     
32.  
    static class www.120xh.cn OOMObject {
33.  
     
34.  
    }
35.  
    }
36.  
     
37.  
    /*
38.  
    * Exception in thread "main" net.sf.cglib.core.CodeGenerationException: java.lang.reflect.InvocationTargetException-->null
39.  
    at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator.create(AbstractClassGenerator.java:237)
40.  
    at net.sf.cglib.proxy.Enhancer.createHelper(Enhancer.java:377)
41.  
    at net.sf.cglib.proxy.Enhancer.create(Enhancer.java:285)
42.  
    at baby.oom.JavaMethodAreaOOM.main(JavaMethodAreaOOM.java:28)
43.  
    Caused by: java.lang.reflect.InvocationTargetException
44.  
    at sun.reflect.GeneratedMethodAccessor1.invoke(Unknown Source)
45.  
    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:25)
46.  
    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:www.huayiyul.com 597)
47.  
    at net.sf.cglib.core.ReflectUtils.defineClass(ReflectUtils.java:384)
48.  
    at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator.create(AbstractClassGenerator.java:219)
49.  
    ... 3 more
50.  
    Caused by: java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
51.  
    at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method)
52.  
    at java.lang.ClassLoader.defineClassCond(ClassLoader.java:631)
53.  
    at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:615)
54.  
    ... 8 more
55.  
    */

 

4、直接内存溢出

虽然使用DerictByteBuffer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，而是通过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()。

1.  
   package baby.oom;
2.  
    
3.  
   import java.lang.reflect.Field;
4.  
    
5.  
   import sun.misc.Unsafe;
6.  
   /**
7.  
   * VM Args：-Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M
8.  
   * @author
9.  
   * Eclipse 默认把这些受访问限制的API设成了ERROR。
10.  
     
11.  
    解决办法：将Windows->Preferences->www.yigouyule2.cn Java-Complicer->Errors/Warnings->Deprecated and restricted API，中的Forbidden references(access rules)设置为Warning，即可以编译通过。
12.  
     
13.  
    */
14.  
    public class DirectMemoryOOM {
15.  
     
16.  
    private static final int _1MB = 1024 * 1024;
17.  
     
18.  
    public static void main(String[]www.078881.cn args) throws Exception {
19.  
     
20.  
    Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
21.  
    unsafeField.setAccessible(true);
22.  
    Unsafe unsafe = (Unsafe) unsafeField.get(null);
23.  
    while (true) www.bomaoyule.cn/{
24.  
    unsafe.allocateMemory(_1MB);
25.  
    }
26.  
    }
27.  
    }
28.  
     
29.  
    /**
30.  
    Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError
31.  
    at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method)
32.  
    at baby.oom.DirectMemoryOOM.main(DirectMemoryOOM.java:20)
33.