笔记：深入理解JVM 第2章 Java内存区域与内存溢出

1、JVM 运行时数据区

所有线程共享的数据区：方法区（持久代）、堆区

线程隔离的数据区：程序计数器、Java虚拟机栈区

堆区构成：新生代 ( 由Eden, From Survivor, To Survivor 构成)、老生代

运行时常量池：方法区一部分，用于存放编译期生成的各种字面量和符号引用

直接内存：不是JVM 运行时数据区的一部分，不受Java堆大小限制，但是受物理内存限制，也会抛出 OutOfMemoryError。Java NIO 中的DirectByteBuffer 使用了直接内存。

2、OutOfMemoryError 案例

(1)、堆溢出

在对象数量达到最大堆容量限制后，发生堆内存溢出异常 OutOfMemoryError： Java heap space 。

JVM配置：

-Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

代码：

public static void main(String[] args) {
		 List<Object>  list = new LinkedList<Object>();
		 for(int i=0;i<Long.MAX_VALUE;i++)
		 {
			 list.add(new XX());			 
		 }
	}

输出：

java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
Dumping heap to java_pid4192.hprof ...
Heap dump file created [37582435 bytes in 0.265 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
	at java.util.LinkedList.linkLast(Unknown Source)
	at java.util.LinkedList.add(Unknown Source)
	at chapter2.HeapOver.main(HeapOver.java:14)

使用Eclipse Memory Analyzer 分析生成的Dump文件：java_pid4192.hprof

快照

(2).栈溢出

线程的请求栈深度大于虚拟机所允许最大深度，将抛出StackOverflowError

如果虚拟机在扩展栈时候无法申请得到足够的内存空间，将抛出OutOfMemoryError

JVM配置:

-Xss128k

单线程代码： 

public class StackOverExam1 {

	public int stackLength = 1;

	public void methed1() {
		System.out.println("Stack Length:" + stackLength++);
		if(stackLength < Long.MAX_VALUE) 
                {  
                    methed1();  
                }
	}

	public static void main(String[] args) {
		StackOverExam1 exam = new StackOverExam1();
		exam.methed1();
	}

}

抛出异常：

Stack Length:987
Stack Length:988
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
	at java.nio.Buffer.<init>(Unknown Source)
	at java.nio.CharBuffer.<init>(Unknown Source)
	at java.nio.HeapCharBuffer.<init>(Unknown Source)
	at java.nio.CharBuffer.wrap(Unknown Source)
	at sun.nio.cs.StreamEncoder.implWrite(Unknown Source)
	at sun.nio.cs.StreamEncoder.write(Unknown Source)

在单线程下，无论是栈帧太大还是虚拟机容量太小，当内存无法分配时候，虚拟机抛出的都是StackOverflowError。

多线程情况下，-Xss设置得越大，即为每个线程栈分配内存越大，越容易抛出 OutOfMemoryError： unable to create new native thread

多线程时候JVM配置：

-Xss2m

多线程代码：

public static void main(String[] args) {
		 
		for(long i=0;i<Long.MAX_VALUE;i++)
		{
			System.out.println("Thread Num:"+ (++i));
			new Thread(new Runnable()
			{

				@Override
				public void run() {
					while(true)
					{
						
					}					
				}
				
			}).start();
		}
	}

抛出异常：

ava.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread

(3). 对象常量池和方法区溢出

抛出 OutOfMemory: PermGen space

常量池溢出例子：

String.intern() 是一个Native方法，其作用是：若字符串常量池包含此String对象，则返回该对象；否则将其加入到常量池中，再返回。 

JVM配置：

-XX:PermSize=10m -XX:MaxPermSize=10m

代码：

public class RuntimeConstPoolOver {
 
	public static void main(String[] args) {
		List<String> list = new LinkedList<String>();
		for (int i = 0; i < Long.MAX_VALUE; i++) {
			//System.out.println(i);
			list.add(String.valueOf(i).intern());
		}
	}

}

JDK1.6 输出： 

 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

JDK 1.7 不会有错误

方法区溢出例子：

Spring、Hibernate 等框架会使用CGLib技术，将动态生成的Class载入方法区，当方法区太小时，引发 

 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

  

(4).直接内存溢出

DirectMemory 容量可通过 -XX: MaxDirectMemorySize 制定，若无制定则与JVM堆的最大值(-Xmx) 一样。

判断是否由DirectMemory的溢出条件：

a. Heap Dump 文件不会看到明显异常，文件很小

b. 程序中直接或间接使用了NIO

例子JVM配置：

-Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=20M

代码：

import java.lang.reflect.Field;
import sun.misc.Unsafe;

public class DirectMemoryOver {

	public static void main(String[] args) throws IllegalArgumentException,
			IllegalAccessException {

		long _100M = 100 * 1024 * 1024;
		Field f = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
		f.setAccessible(true);
		Unsafe unsafe = (Unsafe) f.get(null);
		for (int i = 0; i < Long.MAX_VALUE; i++) {
            System.out.println(i);
			unsafe.allocateMemory(_100M);
		}
	}

}

输出：

126
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError
	at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method)
	at chapter2.DirectMemoryOver.main(DirectMemoryOver.java:17)