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JVM的內(nèi)存溢出異常

在Java虛擬機(jī)規(guī)范的描述中，除了PC(程序計(jì)數(shù)器)寄存器外，虛擬機(jī)內(nèi)存的其他幾個(gè)運(yùn)行時(shí)區(qū)域都有發(fā)生OutOfMemoryError異常的可能。當(dāng)發(fā)生OutOfMemoryError異常時(shí)，無(wú)法用try...catch捕捉。

創(chuàng)新互聯(lián)公司致力于互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)站建設(shè)與網(wǎng)站營(yíng)銷(xiāo)，提供網(wǎng)站設(shè)計(jì)、網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)站開(kāi)發(fā)、seo優(yōu)化、網(wǎng)站排名、互聯(lián)網(wǎng)營(yíng)銷(xiāo)、小程序開(kāi)發(fā)、公眾號(hào)商城、等建站開(kāi)發(fā)，創(chuàng)新互聯(lián)公司網(wǎng)站建設(shè)策劃專(zhuān)家，為不同類(lèi)型的客戶(hù)提供良好的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用定制解決方案，幫助客戶(hù)在新的全球化互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中保持優(yōu)勢(shì)。

在開(kāi)始講解之前，在這里先簡(jiǎn)單介紹下虛擬機(jī)啟動(dòng)相關(guān)的一些內(nèi)存設(shè)置參數(shù)。因?yàn)镺utOfMemoryError異常發(fā)生，與這些參數(shù)的設(shè)置密切相關(guān)。

舉例說(shuō)明含義：

-Xss128k

每個(gè)線(xiàn)程的java棧大小,一個(gè)線(xiàn)程java棧所有棧幀大小總和***允許的尺寸128k。

-Xms128m

表示JVM Heap(堆內(nèi)存)最小尺寸128MB，初始分配

-Xmx512m

表示JVM Heap(堆內(nèi)存)***允許的尺寸256MB，按需分配。

-XX:PermSize=20M

設(shè)置方法區(qū)的初始大小

-XX:MaxPermSize=30M

設(shè)置方法區(qū)的***值

Java棧溢出

在Java虛擬機(jī)規(guī)范中，對(duì)這個(gè)區(qū)域規(guī)定了兩種異常狀況：StackOverflowError和OutOfMemoryError異常。

1.StackOverflowError異常

每當(dāng)java程序代碼啟動(dòng)一個(gè)新線(xiàn)程時(shí)，Java虛擬機(jī)都會(huì)為它分配一個(gè)Java棧。Java棧以幀為單位保存線(xiàn)程的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)線(xiàn)程調(diào)用java方法時(shí)，虛擬機(jī)壓入一個(gè)新的棧幀到該線(xiàn)程的java棧中。只要這個(gè)方法還沒(méi)有返回，它就一直存在。如果線(xiàn)程的方法嵌套調(diào)用層次太多(如遞歸調(diào)用)，隨著java棧中幀的逐漸增多，最終會(huì)由于該線(xiàn)程java棧中所有棧幀大小總和大于-Xss設(shè)置的值，而產(chǎn)生StackOverflowError內(nèi)存溢出異常。例子如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. /**  
    2. 
  
  
  
  2.   * VM Args: -Xss128k  
    3. 
  
  
  
  3.   */ 
    4. 
  
  
  
  4.  public class Test {  
    5. 
  
  
  
  5.        
    6. 
  
  
  
  6.      private int count = 0;  
    7. 
  
  
  
  7.    
    8. 
  
  
  
  8.      public static void main(String[] args) {  
    9. 
  
  
  
  9.          new Test().method();  
    10. 
  
  
  
  10.      }  
    11. 
  
  
  
  11.        
    12. 
  
  
  
  12.      public void method() {  
    13. 
  
  
  
  13.          System.out.println(++count);  
    14. 
  
  
  
  14.          method();  
    15. 
  
  
  
  15.      }  
    16. 
  
  
  
  16.    
    17. 
  
  
  
  17.  } 
    18.

-Xss為128k。其中的一次測(cè)試結(jié)果為，當(dāng)count的值累加到2312時(shí)，發(fā)生如下異常：

 
 
 
    
  
  
  
  1. Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError  
    2. 
  
  
  
  2.     at sun.nio.cs.UTF_8.updatePositions(UTF_8.java:58)  
    3. 
  
  
  
  3.     at sun.nio.cs.UTF_8$Encoder.encodeArrayLoop(UTF_8.java:392)  
    4. 
  
  
  
  4.     at sun.nio.cs.UTF_8$Encoder.encodeLoop(UTF_8.java:447)  
    5. 
  
  
  
  5.     at java.nio.charset.CharsetEncoder.encode(CharsetEncoder.java:544)  
    6. 
  
  
  
  6.     at sun.nio.cs.StreamEncoder.implWrite(StreamEncoder.java:252)  
    7. 
  
  
  
  7.     at sun.nio.cs.StreamEncoder.write(StreamEncoder.java:106)  
    8. 
  
  
  
  8.     at java.io.OutputStreamWriter.write(OutputStreamWriter.java:190)  
    9. 
  
  
  
  9.     at java.io.BufferedWriter.flushBuffer(BufferedWriter.java:111)  
    10. 
  
  
  
  10.     at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:476)  
    11. 
  
  
  
  11.     at java.io.PrintStream.print(PrintStream.java:547)  
    12. 
  
  
  
  12.     at java.io.PrintStream.println(PrintStream.java:686)  
    13. 
  
  
  
  13.     at jvm.Test.method(Test.java:17) 
    14.

修改-Xss為1280k。其中的一次測(cè)試結(jié)果為，當(dāng)count的值累加到26888時(shí)，發(fā)生StackOverflowError異常。隨著-Xss參數(shù)值的增大，可以嵌套的方法調(diào)用層次也相應(yīng)增加。

綜上所述，StackOverflowError異常是由于方法調(diào)用的層次太深，最終導(dǎo)致為某個(gè)線(xiàn)程分配的所有棧幀大小總和大于-Xss設(shè)置的值，從而發(fā)生StackOverflowError異常。

2.OutOfMemoryError異常

java程序代碼啟動(dòng)一個(gè)新線(xiàn)程時(shí)，沒(méi)有足夠的內(nèi)存空間為該線(xiàn)程分配java棧(一個(gè)線(xiàn)程java棧的大小由-Xss參數(shù)確定)，jvm則拋出OutOfMemoryError異常。例子如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. /**  
    2. 
  
  
  
  2.   * VM Args: -Xss128k  
    3. 
  
  
  
  3.   */ 
    4. 
  
  
  
  4.  public class Test {  
    5. 
  
  
  
  5.        
    6. 
  
  
  
  6.      public static void main(String[] args) {  
    7. 
  
  
  
  7.          int count = 0;  
    8. 
  
  
  
  8.          while (true) {  
    9. 
  
  
  
  9.              Thread thread = new Thread(new Runnable() {  
    10. 
  
  
  
  10.                  public void run() {  
    11. 
  
  
  
  11.                      while (true) {  
    12. 
  
  
  
  12.                          try {  
    13. 
  
  
  
  13.                              Thread.sleep(5000);  
    14. 
  
  
  
  14.                          } catch (Exception e) {}  
    15. 
  
  
  
  15.                      }  
    16. 
  
  
  
  16.                  }  
    17. 
  
  
  
  17.              });    
    18. 
  
  
  
  18.              thread.start();  
    19. 
  
  
  
  19.              System.out.println(++count);  
    20. 
  
  
  
  20.          }  
    21. 
  
  
  
  21.      }  
    22. 
  
  
  
  22.    
    23. 
  
  
  
  23.  } 
    24.

-Xss為128k。其中的一次測(cè)試結(jié)果為，當(dāng)count的值累加到11887時(shí)，發(fā)生如下異常：

 
 
 
    
  
  
  
  1. Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread  
    2. 
  
  
  
  2.     at java.lang.Thread.start0(Native Method)  
    3. 
  
  
  
  3.     at java.lang.Thread.start(Thread.java:640)  
    4. 
  
  
  
  4.     at jvm.Test.main(Test.java:20) 
    5.

修改-Xss為1280k。其中的一次測(cè)試結(jié)果為，當(dāng)count的值累加到1270時(shí)，發(fā)生OutOfMemoryError異常。隨著-Xss參數(shù)值的增大，java程序可以創(chuàng)建的總線(xiàn)程數(shù)越少。

Java堆溢出

Java堆用于儲(chǔ)存對(duì)象實(shí)例。當(dāng)需要為對(duì)象實(shí)例分配內(nèi)存，而堆的內(nèi)存占用又已經(jīng)達(dá)到-Xmx設(shè)置的***值。將會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。例子如下：

 
 
 
    
  
  
  
  1. /**  
    2. 
  
  
  
  2.   * VM Args: -Xmx5m  
    3. 
  
  
  
  3.   */ 
    4. 
  
  
  
  4.  public class Test {  
    5. 
  
  
  
  5.        
    6. 
  
  
  
  6.      public static void main(String[] args) {  
    7. 
  
  
  
  7.          int count = 0;  
    8. 
  
  
  
  8.          List list = new ArrayList();  
  
  
  
  9.          while (true) {  
    10. 
  
  
  
  10.              list.add(new Object());  
    11. 
  
  
  
  11.              System.out.println(++count);  
    12. 
  
  
  
  12.          }  
    13. 
  
  
  
  13.      }  
    14. 
  
  
  
  14.    
    15. 
  
  
  
  15.  } 
    16. 
 
 
 
    -Xmx為5m。其中的一次測(cè)試結(jié)果為，當(dāng)count的值累加到297868時(shí)，發(fā)生如下異常：
     
 
 
      
  
  
  
    1. Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space  
      2. 
  
  
  
    2.     at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:2760)  
      3. 
  
  
  
    3.     at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:2734)  
      4. 
  
  
  
    4.     at java.util.ArrayList.ensureCapacity(ArrayList.java:167)  
      5. 
  
  
  
    5.     at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:351)  
      6. 
  
  
  
    6.     at jvm.Test.main(Test.java:15) 
      7. 
 
 
 
    修改-Xmx為10m。其中的一次測(cè)試結(jié)果為，當(dāng)count的值累加到670205時(shí)，發(fā)生OutOfMemoryError異常。隨著-Xmx參數(shù)值的增大，java堆中可以存儲(chǔ)的對(duì)象也越多。
    方法區(qū)溢出
    方法區(qū)用于存放java類(lèi)型的相關(guān)信息，如類(lèi)名、訪(fǎng)問(wèn)修飾符、常量池、字段描述、方法描述等。在類(lèi)裝載器加載class文件到內(nèi)存的過(guò)程中，虛擬機(jī)會(huì)提取其中的類(lèi)型信息，并將這些信息存儲(chǔ)到方法區(qū)。當(dāng)需要存儲(chǔ)類(lèi)信息而方法區(qū)的內(nèi)存占用又已經(jīng)達(dá)到-XX:MaxPermSize設(shè)置的***值。將會(huì)拋出OutOfMemoryError異常。對(duì)于這種情況的測(cè)試，基本的思路是運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生大量的類(lèi)去填滿(mǎn)方法區(qū)，直到溢出。這里需要借助CGLib直接操作字節(jié)碼運(yùn)行時(shí)，生成了大量的動(dòng)態(tài)類(lèi)。例子如下：
     
 
 
      
  
  
  
    1. /**  
      2. 
  
  
  
    2.    * VM Args: -XX:MaxPermSize=50M  
      3. 
  
  
  
    3.    */ 
      4. 
  
  
  
    4.   public class Test {  
      5. 
  
  
  
    5.         
      6. 
  
  
  
    6.       public static void main(String[] args) {  
      7. 
  
  
  
    7.           int count = 0;  
      8. 
  
  
  
    8.           while (true) {  
      9. 
  
  
  
    9.                Enhancer enhancer = new Enhancer();  
      10. 
  
  
  
    10.                enhancer.setSuperclass(Test.class);  
      11. 
  
  
  
    11.                enhancer.setUseCache(false);  
      12. 
  
  
  
    12.                enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {  
      13. 
  
  
  
    13.                   public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args,   
      14. 
  
  
  
    14.                     MethodProxy proxy) throws Throwable {  
      15. 
  
  
  
    15.                       return proxy.invoke(obj, args);  
      16. 
  
  
  
    16.                   }  
      17. 
  
  
  
    17.                });  
      18. 
  
  
  
    18.                enhancer.create();  
      19. 
  
  
  
    19.                System.out.println(++count);  
      20. 
  
  
  
    20.           }  
      21. 
  
  
  
    21.       }  
      22. 
  
  
  
    22.     
      23. 
  
  
  
    23.   } 
      24. 
 
 
 
    -XX:MaxPermSize為50m。其中的一次測(cè)試結(jié)果為，當(dāng)count的值累加到3953時(shí)，發(fā)生如下異常：
     
 
 
      
  
  
  
    1. Caused by: java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space  
      2. 
  
  
  
    2.     at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method)  
      3. 
  
  
  
    3.     at java.lang.ClassLoader.defineClassCond(ClassLoader.java:631)  
      4. 
  
  
  
    4.     at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:615)  
      5. 
  
  
  
    5.     ... 8 more 
      6. 
 
 
 
    修改-XX:MaxPermSize為100m。其中的一次測(cè)試結(jié)果為，當(dāng)count的值累加到8022時(shí)，發(fā)生OutOfMemoryError異常。隨著-XX:MaxPermSize參數(shù)值的增大，java方法區(qū)中可以存儲(chǔ)的類(lèi)型數(shù)據(jù)也越多。
    相關(guān)的參考資料:
    1.深入Java虛擬機(jī)(原書(shū)第2版)
    2.深入理解Java虛擬機(jī):JVM高級(jí)特性與***實(shí)踐
    3.互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的文章
                                                    
    
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