1.背景知识

1).JVM体系结构

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2).JVM运行时数据区

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2.堆溢出(OutOfMemoryError:java heap space)

堆(Heap)是Java存放对象实例的地方。

堆溢出可以分为以下两种情况,这两种情况都会抛出OutOfMemoryError:java heap space异常:

1)内存泄漏

内存泄漏是指对象实例在新建和使用完毕后,仍然被引用,没能被垃圾回收释放,一直积累,直到没有剩余内存可用。

如果内存泄露,我们要找出泄露的对象是怎么被GC ROOT引用起来,然后通过引用链来具体分析泄露的原因。

分析内存泄漏的工具有:Jprofiler,visualvm等。

2)内存溢出

内存溢出是指当我们新建一个实力对象时,实例对象所需占用的内存空间大于堆的可用空间。

如果出现了内存溢出问题,这往往是程序本生需要的内存大于了我们给虚拟机配置的内存,这种情况下,我们可以采用调大-Xmx来解决这种问题。

示例:

package com.demo3;

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

public class OOMTest {

public static void main(String[] args) {
List<byte[]> buffer = new ArrayList<byte[]>();
buffer.add(new byte[10 * 1024 * 1024]);
}
}

通过如下命令运行程序:

java -verbose:gc -Xmn10M -Xms20M -Xmx20M -XX:+PrintGC OOMTest

输出结果:

[GC 836K->568K(19456K), 0.0234380 secs]
[GC 568K->536K(19456K), 0.0009309 secs]
[Full GC 536K->463K(19456K), 0.0085383 secs]
[GC 463K->463K(19456K), 0.0003160 secs]
[Full GC 463K->452K(19456K), 0.0062013 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at com.demo3.OOMTest.main(OOMTest.java:10)

3.持久带溢出(OutOfMemoryError: PermGen space)

持久带(PermGen space)是JVM实现方法区的地方,因此该异常主要设计到方法区和方法区中的常量池。

1).方法区

方法区(Method Area)不仅包含常量池,而且还保存了所有已加载类的元信息。当加载的类过多,方法区放不下所有已加载的元信息时,就会抛出OutOfMemoryError: PermGen space异常。主要有以下场景:

  • 使用一些应用服务器的热部署的时候,我们就会遇到热部署几次以后发现内存溢出了,这种情况就是因为每次热部署的后,原来的class没有被卸载掉。
  • 如果应用程序本身比较大,涉及的类库比较多,但是我们分配给持久带的内存(通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize来设置)比较小的时候也可能出现此种问题。

2).常量池

常量池(Runtime Constrant Pool)专门放置源代码中的符号信息。常量池中除了包含代码中所定义的各种基本类型(如int、long等等)和对象型(如String及数组)的常量值外,还包含一些以文本形式出现的符号引用,比如:类和接口的全限定名;字段的名称和描述符;方法的名称和描述符等。

当常量池需要的空间大于常量池的实际空间时,也会抛出OutOfMemoryError: PermGen space异常。

例如,Java中字符串常量是放在常量池中的,String.intern()这个方法运行的时候,会检查常量池中是否存和本字符串相等的对象,如果存在直接返回对常量池中对象的引用,不存在的话,先把此字符串加入常量池,然后再返回字符串的引用。那么可以通过String.intern方法来模拟一下运行时常量区的溢出.

示例:

package com.demo3;
 
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.UUID;
 
public class OOMTest {
 
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        while (true) {
            list.add(UUID.randomUUID().toString().intern());
        }
    }
}

通过以下命令运行:

java -verbose:gc -Xmn5M -Xms10M -Xmx10M -XX:MaxPermSize=1M -XX:+PrintGC OOMTest

最后的运行结果:

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
        at java.lang.String.intern(Native Method)
        at OOMTest.main(OOMTest.java:8)

4.线程栈

栈(JVM Stack)存放主要是栈帧( 局部变量表, 操作数栈 , 动态链接 , 方法出口信息 )的地方。注意区分栈和栈帧:栈里包含栈帧。

与线程栈相关的内存异常有两个:

  • StackOverflowError(方法调用层次太深,内存不够新建栈帧)
  • OutOfMemoryError(线程太多,内存不够新建线程)

1).java.lang.StackOverflowError

栈溢出抛出java.lang.StackOverflowError错误,出现此种情况是因为方法运行的时候,请求新建栈帧时,栈所剩空间小于战帧所需空间。

例如,通过递归调用方法,不停的产生栈帧,一直把栈空间堆满,直到抛出异常 :

package com.demo3;
 
public class OOMTest {
    public void stackOverFlowMethod() {
        stackOverFlowMethod();
    }
 
    public static void main(String... args) {
        OOMTest oom = new OOMTest();
        oom.stackOverFlowMethod();
    }
}

运行结果:

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
    at com.demo3.OOMTest.stackOverFlowMethod(OOMTest.java:5)
    at com.demo3.OOMTest.stackOverFlowMethod(OOMTest.java:5)
    at com.demo3.OOMTest.stackOverFlowMethod(OOMTest.java:5)
    at com.demo3.OOMTest.stackOverFlowMethod(OOMTest.java:5)
    at com.demo3.OOMTest.stackOverFlowMethod(OOMTest.java:5)
    at com.demo3.OOMTest.stackOverFlowMethod(OOMTest.java:5)
    at com.demo3.OOMTest.stackOverFlowMethod(OOMTest.java:5)
    at com.demo3.OOMTest.stackOverFlowMethod(OOMTest.java:5)
    .....

2).java.lang.OutOfMemoryError:unable to create new native thread 

因为虚拟机会提供一些参数来保证堆以及方法区的分配,剩下的内存基本都由栈来占有,而且每个线程都有自己独立的栈空间(堆,方法区为线程共有)。所以:

  • 如果你把虚拟机参数Xss调大了,每个线程的占用的栈空间也就变大了,那么可以建立的线程数量必然减少
  • 公式:线程栈总可用内存=JVM总内存-(-Xmx的值)- (-XX:MaxPermSize的值)- 程序计数器占用的内存

如果-Xmx或者-XX:MaxPermSize太大,那么留给线程栈可用的空间就越小,在-Xss参数配置的栈容量不变的情况下,可以创建的线程数也就越小。

上述两种情况都会导致:当创建的线程数太多时,栈内存不够用来创建新的线程,那么就会抛出java.lang.OutOfMemoryError:unable to create new native thread 异常。

PS:由于在window平台的虚拟机中,java的线程是隐射到操作系统的内核线程上的,所以运行一下产生该异常的代码时,可能会导致操作系统假死。

 

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