• 深入理解Java虚拟机—OutOfMemoryError异常


    在虚拟机规范中,除了程序计数器外,虚拟机内存的其他运行时区域都有发生
    OutOfMemoryError异常的可能

    内存泄露:成功申请内存后,无法释放已申请的内存空间,出现内存泄露
    内存溢出:在申请内存时,没有足够的内存空间供其使用,出现内存溢出
    内存泄露过多会导致内存溢出

    1.Java堆溢出

    Java堆用来存储对象实例,因此只要不断地创建对象
    并且保证GC Roots到对象之间有可达路径来避免创建的对象被回收
    那么就会在对象数量达到最大堆的容量限制后产生内存溢出
    书中的例子如下:

    /*
    VM options:
    -Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
    -Xms20m 设置堆的最小值为20M
    -Xmx20m 设置堆的最大值为20M
    -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 溢出时Dump出当前的内存堆转存储快照
    */
    public class HeapOOM {
        static class OOMObject{}
    
        public static void main(String[] args) {
            List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();
            while(true){
                list.add(new OOMObject());
            }
        }
    }
    

    运行结果如下:

    2.虚拟机栈和本地方法栈溢出

    HotSpot虚拟机中并不区分虚拟机栈和本地方法栈
    对于Java中的栈可能发生的异常为:
    StackOverflowError和OutOfMemoryError
    StackOverflowError
    如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度,将抛出该异常
    书上给出了两种方法来实现StackOverflowError异常:

    1. 使用Xss参数减少内存容量
    2. 定义大量的本地变量,增加此方法帧中本地变量表的长度

    这里实现的是第一种方法:
    -Xss减少栈内存容量,然后不断调用函数
    导致其出现Java栈溢出异常

    /*
    VM options:-Xss128K
    -Xss128K 设置栈的内存为128K
    */
    public class JavaVMStackSOF {
        private int stackLength = 1;
        public void stackLeak(){
            stackLength++;
            stackLeak();
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            JavaVMStackSOF oom = new JavaVMStackSOF();
            try{
                oom.stackLeak();
            }catch (Throwable e){
                System.out.println("Stack Length:"+oom.stackLength);
                throw  e;
            }
        }
    }
    

    运行结果如下:

    OutOfMemoryError
    如果虚拟机在扩展栈时,无法申请足够的内存空间,则抛出该异常
    若想实现该异常,可以通过不断地建立线程的方式来产生内存溢出异常
    在这种情况下,给每个线程的栈分配的内存越大,越容易产生内存溢出异常

    3.运行时常量池溢出

    如果要向运行时常量池中添加内容,最简单的做法就是使用String.intern()这个Native方法
    然后再通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize限制方法区的大小
    从而间接限制常量池中的容量,并进一步导致其内存溢出

    public class RuntimeConstantPoolOOM {
        public static void main(String[] args) {
            List<String> list = new ArrayList<>();
            int i = 0;
            while (true){
                list.add(String.valueOf(i++).intern());
            }
        }
    }
    

    运行后发现没有办法抛出
    Exception in thread "main"
    java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space

    因为书上的示例代码使用的是JDK1.6Update 22 中带的虚拟机
    而本人使用的是JDK1.8的虚拟机,版本不同导致了实验的结果失败
    其原因如下:
    JDK 1.8将字符串常量由永久代转移到堆中
    并且JDK1.8中已经不存在永久代,永久代已被元空间(Metaspace)所取代
    也就是说PermSize和MaxPermGen参数已经无效
    故上述示例代码不起作用,因为常量已经转移到堆中,而堆的内存比较大,上述代码的这种方法不能快速消耗掉堆的内存
    所以,尝试以2的指数级不断的生成新的字符串,这样可以快速的消耗堆内存

    public class RuntimeConstantPoolOOM {
        static String base = "string";
        public static void main(String[] args) {
            List<String> list = new ArrayList<>();
            for(int i=0;i<Integer.MAX_VALUE;i++){
                String str = base + base;
                base = str;
                list.add(str.intern());
            }
        }
    }
    

    运行结果如下:

    成功出现溢出,但是它是堆内存溢出
    可见运行时常量池确实已经被转移到堆中

    4.方法区溢出

    如上所说,永久代已被取消了,那么方法区是否还存在呢?
    方法区是JVM规范,只要规范没有改变,它就一直存在
    只是方法区的实现方式发生了改变,由永久代改为了元空间

    方法区用于存放Class的相关信息
    若是想要方法区溢出,基本思路就是运行时产生大量的类去填满方法区

    书中作者借助CGLib直接操作字节码运行时,产生了大量的动态类

    /*
    需要导入cglib和asm这两个jar包
    但cglib版本为3.0以上,org.objectweb.asm版本为3.1.0时,版本冲突
    因此导入的jar包为:asm-3.3.1.jar和cglib-2.2.jar
    */
    //  VM options -XX:MaxMetaspaceSize=10M 
    //  MaxMetaspaceSize 设置元空间大小
    import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
    import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
    import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
    
    import java.lang.reflect.Method;
    
    public class JavaMethodAreaOOM {
    
        public static void main(String[] args) {
            try {
                while (true) {
                    Enhancer enhancer = new Enhancer();
                    enhancer.setSuperclass(OOMObject.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 e) {
                System.out.println(e.toString());
                throw e;
            }
        }
        static class OOMObject{}
    }
    

    运行结果如下:

    实验表明,确实发生了溢出,而且是在元空间发生了溢出
    查阅资料得知:
    元空间与永久代之间最大的区别在于:元空间并不在虚拟机中,而是使用本地内存
    默认情况下,元空间的大小仅受本地内存限制,但可以通过参数来指定元空间的大小

    除此之外,元空间的存储内容也与永久代不同
    元空间存储类的元信息,静态变量和常量池等并入堆中
    相当于永久代的数据被分到了堆和元空间中。

    最后,总结一下永久代、元空间以及常量池在各代HotSpot的实现情况:

    以上内容均摘自于周志明—《深入理解Java虚拟机-JVM高级特性与最佳实践》

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/ASE265/p/12763663.html
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