JVM之虚拟机栈和本地方法栈溢出

Posted 2021-04-17 林若心夕

上一篇文章讲了一些Java堆发生内存溢出的情况，这篇讲一下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来说虽然-Xoss参数(设置本地方方法栈大小)存在，但实际上是无效的，栈容量只由-X搜索参数设定。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OutOfMemoryError异常。

这里把异常分成两种情况，看似更加严谨，但却存在着互相重叠的地方：当无法继续分配时，到底是内存太小，还是已使用的栈空间太大，其本质只是对同一问题的两种描述而已。下面运行如下代码：

/** * -Xss128k */public class JavaVMStackSOF {    private int stackLength = 1; private void stackLeak() { stackLength++; stackLeak();    } public static void main(String[] args) { JavaVMStackSOF oom = new JavaVMStackSOF(); try { oom.stackLeak(); } catch (Throwable throwable) { System.out.println("stack length : " + oom.stackLength); throw throwable; } }}

运行结果如下：

图1 虚拟机栈SOF

实验结果表明：使用-Xss参数减少栈内存，在单个线程的情况下，由于虚拟机栈内存较小，当内存无法分配时，虚拟机报出的是StackOverflowError。

如果测试不限于单线程，通过不断创建线程的方式，是可以产生内存溢出异常的，如下代码所示：

public class JavaVMStackOOM { private void dontStop() { while (true) { } } private void stackLeakByThread() { while (true) { Thread thread = new Thread(() -> dontStop()); thread.start(); } } public static void main(String[] args) { JavaVMStackOOM oom = new JavaVMStackOOM(); oom.stackLeakByThread(); }}

但是这样产生的OOM异常与栈空间是否足够大没有直接联系，甚至，为每个线程分配的栈内存越大，越容易出现内存溢出异常。原因不难理解，系统为每个进程分配的内存大小是有限的，比如64位的Windows系统限制为4GB，虚拟机提供了参数来设置Java堆和方法区这两部分的最大内存值，剩余的内存为4GB减去-Xms(Java堆内存)，再减去MaxPermSize(方法区最大内存)，程序计数器消耗的内存很小，几乎可以忽略掉。因此，每个线程分配的栈容量越大，能创建的线程数就越小，建立的线程就越容易把剩下的内存耗尽。

如果使用虚拟机默认参数，栈深度大多数情况下达到1000-2000完全没有问题，对于正常的方法调用(包括递归)是完全够用的。但是如果是建立过多线程导致的内存溢出，在不能减少线程数的情况下，只能减少最大堆内存和最大栈容量来换取更多线程。