Java内存溢出实例总结

Java虚拟机规范规定的java虚拟机内存其实就是虚拟机运行时数据区,其架构如下

其中方法区和堆是由所有线程共享的数据区。

Java虚拟机栈,本地方法栈和程序计数器是线程隔离的数据区。
Java官方定义:http://www.98ki.com/servlet/HomeServlet?method=get&id=53
Java各内存区域分析:http://www.98ki.com/servlet/HomeServlet?method=get&id=43

通过分析各个区域的内容我们分别写出各个区域的内存溢出实例

堆溢出

由Java的官方文档我们可以看出,Java堆中存放:对象、数组。下面以不断创建对象为例:

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

public class HeapLeak {  
    public static void main(String[] args){
        ArrayList list = new ArrayList();
        while(true){
            list.add(new HeapLeak.method());
        }
    }
    static class method{
    }
}

栈溢出

从Java官方API中我们知道,栈中存储:基本数据类型,对象引用,方法等。下面以无限递归创建方法和申请栈空间为例,分别演示栈的stackOverflowOutOfMemory

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError

package Memory;

public class StackLeak {  
    public static void main(String[] args){
        method();
    }
    public static void method(){
        method();
    }
}

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

package Memory;

public class StackOutOfMemory {  
    public static int count = 1;
    public  void noStop() {
        while (true) {
        }
    }
    public  void newThread() {
        while (true) {
            Thread t = new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    System.out.println("已创建第"+count+++"个线程");
                    noStop();
                }
            });
            t.start();
        }
    }

    public static void main(String[] args){
        new StackOutOfMemory().newThread();
    }
}

Java hotspot虚拟机中一个线程占用内存可通过-Xss设置,而能创建的线程数计算方法为:

可创建线程数=(物理内存-Os预留内存-堆内存-方法区内存)/单个线程大小

在测试的时候这里还有点小插曲,电脑强关了一次,因为把-Xss设置成了2M,内存使用增加到97%左右,操作系统死了,这个进程不断在创建线程,但是并没有因为内存不足而停下来,直到电脑完全死掉也没有报出错误信息。最后分析是因为电脑空闲内存还有600M,在线程还没有创建完的时候,已经开启的线程太多,在死之前大概能开到200多个,对内存大量消耗,造成系统挂掉。

这里又出现一个有趣的现象,当线程顺序创建到第88个的时候,count跳了很多,并且开始无序,有兴趣的可以深入学习一下线程方面的问题,我也会在后面的博客分析这个问题。 而换成200M的时候,创建第二个线程的时候就报了OutOfMemory.不管Xss设置多少,报错之后,程序都会一直走下去,执行已开线程中的任务。

常量池溢出

从Java官方API中我们知道,常量区代表运行时每个class文件中的常量表。它包括几种常量:编译期的数字常量、方法或者域的引用(在运行时解析)。runtime constant pool的功能类似于传统编程语言的符号表,尽管它包含的数据比典型的符号表要丰富的多。

下面以不断添加Stirng为例:

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

常量池在方法区中,首先设置持久代大小,使其不可扩展。

然后需要做的就不停地往方法区中加字符串。其中intern()就是查看方法区中有没有这个字符串,没有的话就加进去,如果这里不用intern(),字符串是存在堆里的,会报heapOutOfMemory.

这里需要注意的是,在HotSpot中,方法区是在堆的持久代中的。

package Memory;  
import java.util.ArrayList;  
public class ConstantPoolLeak {  
    public static void main(String[] args) {
        int count = 0;
        ArrayList list = new ArrayList();
        while (true)
        list.add(String.valueOf(count++).intern());
    }
}

方法区溢出

从Java官方API中我们知道,方法区存放每个Class的结构,比如说运行时常量池、域、方法数据、方法体、构造函数、包括类中的专用方法、实例初始化、接口初始化。

Java的反射和动态代理可以动态产生Class,另外第三方的CGLIB可以直接操作字节码,也可以动态产生Class,下面通过CGLIB来演示。

import java.lang.reflect.Method;

public class MethodAreaLeak {  
        public static void main(String[] args){
        while(true){
          Enhancer enhancer = new Enhancer();
          enhancer.setSuperClass(OOMObject.class);
          enhancer.setUseCache(false);
          enhancer.setCallback(new MethodInterceptor(){
        public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args,
        MethodProxy proxy)throws Throwable{
           return proxy.invokeSuper(obj, args);
    }
    });
    enhancer.create();
    }
    }

    class OOMObject{

    }
    }

本机直接内存溢出

Java虚拟机可以通过参数-XX:MaxDirectMemorySize设定本机直接内存可用大小,如果不指定,则默认与java堆内存大小相同。JDK中可以通过反射获取Unsafe类(Unsafe的getUnsafe()方法只有启动类加载器Bootstrap才能返回实例)直接操作本机直接内存。通过使用-XX:MaxDirectMemorySize=10M,限制最大可使用的本机直接内存大小为10MB,例子代码如下

package Memory;

import java.lang.reflect.Field;  
public class DirectMemoryOOM {  
    private static final int _1MB = 1024 * 1024 * 1024;
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
        unsafeField.setAccessible(true);
        Unsafe unsafe = (Unsafe) unsafeField.get(null);
        while (true) {
            // unsafe直接想操作系统申请内存
            unsafe.allocateMemory(_1MB);
        }
    }
}

张鹏宇

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