OutOfMemoryError

本文主要是介绍OutOfMemoryError，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

文章目录

堆溢出
虚拟机栈和本地方法栈溢出
方法区和运行时常量池溢出
本机直接内存溢出

Java虚拟机规范的描述中，除了程序计数器外，虚拟机内存的几个运行时区域都可能发生OutOfMemoryError（OOM）。

堆溢出

Java堆用于存储对象实例，只要不断的创建对象，并且保证GC Roots到对象之间有可达路径避免垃圾回收机制清除这些对象，那么在对象数量达到最大堆的容量限制后就会产生内存溢出。

package org.hbin.oom;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;/*** VM Args: -Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError* @author Haley* @version 1.0* 2024/8/31*/
public class HeapOOMTest {public static void main(String[] args) {List<MyObject> list = new ArrayList<>();while(true) {list.add(new MyObject());}}static class MyObject {}
}

# 运行结果
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid18439.hprof ...
Heap dump file created [27854978 bytes in 0.235 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap spaceat java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3210)at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3181)at java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:267)at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(ArrayList.java:241)at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(ArrayList.java:233)at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:464)at org.hbin.oom.HeapOOMTest.main(HeapOOMTest.java:17)

要解决这种瓿，一般是先通过内存分析工具对Dump出来的堆转储快照文件进行分析，确认内存中的对象是否是必要的，也就是要先分清楚到底是出现了内存泄漏（Memory Leak）还是内存溢出（Memory Overflow）。
如果是内存泄露，可进一步通过工具查看泄露对象到GC Roots的引用链。于是就能找到泄露对象是通过怎样的路径与GC Roots相关联并导致垃圾收集器无法自动回收它们的。掌握了泄露对象的类型信息及GC Roots引用链的信息，就可以比较准确的定位出泄露代码的位置。
如果不存在泄露，就是内存中的对象确实还必须存活，那就应当检查虚拟机的堆参数（-Xms和-Xmx）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，尝试减少程序运行期的内存消耗。

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。因此，-Xoss参数无效，-Xss参数可以设定栈容量。Java虚拟机规范中描述了栈相关的两种异常：

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

在单线程中，尝试定义大量的本地变量、大量的方法参数均未产生OutOfMemoryError异常，运行结果都是StackOverflowError异常。代码如下：

package org.hbin.oom;/*** VM args: -Xss256k* @author Haley* @version 1.0* 2024/9/1*/
public class VMStackTest {private int stackLength;public void test() {stackLength ++;test();}public static void main(String[] args) {new VMStackTest().test();}
}

运行结果：

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowErrorat org.hbin.oom.VMStackTest.test(VMStackTest.java:14)at org.hbin.oom.VMStackTest.test(VMStackTest.java:14)at org.hbin.oom.VMStackTest.test(VMStackTest.java:14)……

结论：在单线程中，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异常。

如果不限于单线程，通过不断地建立线程的方式可以产生内存溢出异常。但是这样产生内存溢出与栈空间是否足够大并不存在任何联系，或者准确地说，在这种情况下，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。

package org.hbin.oom;/*** VM args: -Xss256k* @author Haley* @version 1.0* 2024/9/1*/
public class VMStackTest2 {private void busy() {while(true);}private void test() {while(true) {new Thread(() -> busy()).start();}}public static void main(String[] args) {new VMStackTest2().test();}
}

运行结果：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native threadat java.lang.Thread.start0(Native Method)at java.lang.Thread.start(Thread.java:719)at org.hbin.oom.VMStackTest2.test(VMStackTest2.java:17)at org.hbin.oom.VMStackTest2.main(VMStackTest2.java:22)

Windows平台中，该代码执行时可能会导致操作系统假死。如果尝试运行该代码，请务必先保存好当前的工作。

方法区和运行时常量池溢出

String.intern()是一个native方法，它的作用是：如果字符串常量池中已经包含一个等于此String对象的字符串，则返回代表池中这个字符串的String对象；否则，将此String对象包含的字符串添加到常量池中，并返回此String对象的引用。
在JDK1.6及之前版本，常量池位于永久代中，可以通过-XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize限制方法区大小，从而间接限制常量池的容量。
在JDK8中，字符串常量池位于堆中，上述参数无效了，可以通过-Xmx指定最大堆空间。

package org.hbin.oom;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;/*** JDK1.6 VM args: -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M* JDK8 VM args: -Xms20m -Xmx20m* @author Haley* @version 1.0* 2024/9/1*/
public class ConstantPoolTest {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();int i = 0;while(true) {list.add(String.valueOf(i++).intern());}}
}

运行结果：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceededat java.lang.Integer.toString(Integer.java:401)at java.lang.String.valueOf(String.java:3099)at org.hbin.oom.ConstantPoolTest.main(ConstantPoolTest.java:22)

关于常量池，这里有一个有意思的现象：

package org.hbin.oom;/*** @author Haley* @version 1.0* 2024/9/1*/
public class ConstantPoolTest2 {public static void main(String[] args) {String s1 = new StringBuilder("hello").append("world").toString();System.out.println(s1.intern() == s1);String s2 = new StringBuilder("ja").append("va").toString();System.out.println(s2.intern() == s2);}
}

这段代码在不同版本的JDK运行结果可能有差异：

JDK 1.6：两个false
JDK8：true和false

产生上述差异的原因是：

JDK1.6中，intern会把首次遇到的字符串实例复制到永久代中，并返回永久代中这个字符串的引用。
JDK8中，调用intern时，如果池已经包含与equals(Object)方法确定的相当于此String对象的字符串，则返回来自池的字符串。否则，此String对象将添加到池中，并返回对此String对象的引用。

至于str2比较返回false是因为java这个字符串已经存在于字符串常量池中。测试发现，字符串常量池中还存在其他字符串：java,jar,true,false,main,void,byte,short,int,long,char,boolean,float,double。
使用CGLib操作字节码时也可能产生类似问题，代码如下：

package org.hbin.oom;import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;import java.lang.reflect.Method;/*** VM args: -Xms20m -Xmx20m* @author Haley* @version 1.0* 2024/9/1*/
public class MethodAreaTest {public static void main(String[] args) {while(true) {Enhancer enhancer = new Enhancer();enhancer.setSuperclass(Object.class);enhancer.setUseCache(false);enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {@Overridepublic Object intercept(Object obj, Method method, Object[] objects, MethodProxy proxy) throws Throwable {return proxy.invokeSuper(obj, objects);}});enhancer.create();}}
}

本机直接内存溢出

DirectMemory容量可以通过-XX:MaxDirectMemorySize指定，默认是Java堆最大值。

package org.hbin.oom;import sun.misc.Unsafe;import java.lang.reflect.Field;/*** VM args: -Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M* @author Haley* @version 1.0* 2024/9/1*/
public class DirectMemoryTest {private static final int _1MB = 1024 * 1024;public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException {Field field = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];field.setAccessible(true);Unsafe unsafe = (Unsafe) field.get(null);while(true) {unsafe.allocateMemory(_1MB);}}
}

package org.hbin.oom;import java.nio.ByteBuffer;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;/*** VM args: -Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M* @author Haley* @version 1.0* 2024/9/1*/
public class DirectMemoryTest2 {private static final int _1MB = 1024 * 1024;public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException {List<ByteBuffer> list = new ArrayList<>();int i = 0;while(true) {ByteBuffer bf = ByteBuffer.allocateDirect(_1MB);list.add(bf);System.out.println(i ++);}}
}

运行结果：

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Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memoryat java.nio.Bits.reserveMemory(Bits.java:695)at java.nio.DirectByteBuffer.<init>(DirectByteBuffer.java:123)at java.nio.ByteBuffer.allocateDirect(ByteBuffer.java:311)at org.hbin.oom.DirectMemoryTest2.main(DirectMemoryTest2.java:20)

由DirectMemory导致的内存溢出，明显特征是：在Heap Dump文件中不会看见明显的异常。

这篇关于OutOfMemoryError的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！