OutOfMemoryError异常

除了程序计数器外，虚拟机内存在其他几个运行时区域都有发生OutOfMemoryError异常的可能。

Java堆溢出

设置Idea堆的大小为20MB，不可扩展（-Xms参数与最大值-Xmx参数设置为一样，避免自动扩展）

-verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8

运行以下代码：

package memory;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class HeepOOM {
    static class OOMObject{

    }

    public  static  void  main(String[] args){
        List<OOMObject> list = new ArrayList<>();
        while (true){
            list.add(new OOMObject());
        }
    }
}
抛出错误：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at java.base/java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3512)
    at java.base/java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3481)
    at java.base/java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:237)
    at java.base/java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:244)
    at java.base/java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:454)
    at java.base/java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:467)
    at memory.HeepOOM.main(HeepOOM.java:14)

解决这个异常重点是确认内存中的对象是否是必要的，也就是区分是出现了内存泄漏(Memory Leak)还是内存溢出(Memory Overflow)

• 内存泄漏：程序申请内存后，无法释放已申请的内存空间，多次内存泄漏堆积后的后果就是内存溢出
• 内存溢出：程序申请内存时，没有足够的内存供申请者使用

如果是内存泄漏，可进一步通过工具查看泄漏对象到GC Roots的引用链。于是就能找到泄漏对象是通过怎样的路径与GC Root相关联导致垃圾回收器无法自动回收他们。

如果不存在泄漏，则就应该检查虚拟机堆参数（-Xmx与-Xms）,与机器物理内存对比看是否还可以调大，从代码上检查是否存在某些对象生命周期过长、持有状态时间过长的情况，尝试减少长期运行期的内存消耗。

虚拟机栈和本地方法栈溢出

• 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，则抛出StackOverflowError异常。
• 如果虚拟机在扩展栈时无法申请到足够的内存，则抛出OutOfMemoryError异常。

package memory;

public class JavaVmStackSOF {
    private int stackLength = 1;

    public  void  stackLeak(){
        stackLength++;
        stackLeak();
    }
            /**
     * -Xss180K -设置每个线程分配180K内存
     * @param args
     * @throws Throwable
     */
    public static void main(String[] args) throws Throwable{
        JavaVmStackSOF oom = new JavaVmStackSOF();
        try{
            oom.stackLeak();
        }catch (Throwable e){
            System.out.println("stack length:"+oom.stackLength);
            throw  e;
        }
    }
}

运行结果：

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
stack length:1554
    at memory.JavaVmStackSOF.stackLeak(JavaVmStackSOF.java:7)

package memory;

public class JavaVMStackOOM {

   private void dontStop(){
       while (true){

       }
   }

   public  void  stackLeakByThread(){
       while (true){
           Thread thread = new Thread(new Runnable() {
               @Override
               public void run() {
                   dontStop();
               }
           });
           thread.start();
       }
   }

   /**
    * -Xss2M -设置每个线程分配2M内存
    * 最终会耗尽所有内存，导致没有足够的内存创建线程而抛出异常：OutOfMemoryError
    * @param args
    * @throws Throwable
    */
   public static void main(String[] args) throws Throwable{
       JavaVMStackOOM oom = new JavaVMStackOOM();
       oom.stackLeakByThread();
   }
}

运行结果

Exceptuib in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread

运行时常量池溢出
运行时常量池属于方法区，因此可以通过以下方式模拟：
java7可以通过设置：-XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M 来限定方法区。
java8之后永久代被移除，-XX:PermSize、-XX:MaxPermSize已经被移除；可以使用：-XX:MetaspaceSize=10M -XX:MaxMetaspaceSize=10M （元空间代替）
类型信息、字段、方法、常量保存在元空间。

package main.java.loadclass;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class RuntimeConstantPoolOOM {

            /**
     * JAVA7 下运行
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args){
        //使用LIST保持着常量池引用，避免Full GC 回收常量池行为
        List<String> list = new ArrayList<>();
        //10MB的PermSize在integer范围内足够产生OOM了
        int i = 0;
        while (true){
            list.add(String.valueOf(i++).intern());
        }
    }
}

抛出以下异常：java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space

方法区溢出
方法区用于存放Class的相关信息，如类名、访问修饰符、常量池、字段描述、方法描述等。一个类如果被垃圾回收器回收掉，判定条件非常苛刻，在经常动态生成大量Class的应用中，需要特别注意类的回收状态。

本机直接内存溢出
DirectMemory容量可通过-XX:MaxDirectMemorySize指定，如果不指定，则默认与Java堆的最大值（-Xmx指定）一样。
DirectByteBuffer是Java用于实现堆外内存的一个重要类，我们可以通过该类实现堆外内存的创建、使用和销毁。DirectByteBuffer跑出内存溢出异常时并没有真正整整向操作系统申请分配内存，而是通过计算得知内存无法分配，手动跑出异常。
使用Unsafe类的allocateMemory方法是真正分配内存。

package main.java.loadclass;

import sun.misc.Unsafe;

import java.lang.reflect.Field;

public class DirectMemoryOOM {

    private static final int _1MB = 1024 * 1024;

    /**
     * -Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M
     * @param args
     * @throws Exception
     */
    public  static  void main(String[] args) throws Exception{
        Field unsefeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
        unsefeField.setAccessible(true);
        Unsafe unsafe = (Unsafe) unsefeField.get(null);
        while (true){
            unsafe.allocateMemory(_1MB);
        }
    }
}

返回结果：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError
    at java.base/jdk.internal.misc.Unsafe.allocateMemory(Unsafe.java:616)
    at jdk.unsupported/sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Unsafe.java:462)
    at main.java.loadclass.DirectMemoryOOM.main(DirectMemoryOOM.java:16)

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