代码实现堆溢出、栈溢出、永久代溢出、直接内存溢出
- 栈溢出(*Error)
- 堆溢出(OutOfMemoryError:Java heap space)
- 永久代溢出(OutOfMemoryError: PermGen space)
- 直接内存溢出
一、堆溢出
创建对象时如果没有可以分配的堆内存，JVM就会抛出OutOfMemoryError:java heap space异常。
堆溢出实例：
/**
* VM Args: -Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
*/
public static void main(String[] args) {
List<byte[]> list = new ArrayList<>();
int i=0;
while(true){
list.add(new byte[5*1024*1024]);
System.out.println("分配次数："+(++i));
}
}
运行结果：
分配次数：1
分配次数：2
分配次数：3
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid2464.hprof ...
Heap dump file created [16991068 bytes in 0.047 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at com.ghs.test.OOMTest.main(OOMTest.java:16)- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
附：dump文件会在项目的根目录下生成
从上面的例子我们可以看出，在进行第4次内存分配时，发生了内存溢出。
二、栈溢出
栈空间不足时，需要分下面两种情况处理：
- 线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，将抛出*Error
- 虚拟机在扩展栈深度时无法申请到足够的内存空间，将抛出OutOfMemberError
附：当前大部分的虚拟机栈都是可动态扩展的。
1、栈空间不足——*Error实例
public class StackSOFTest {
int depth = 0;
public void sofMethod(){
depth ++ ;
sofMethod();
}
public static void main(String[] args) {
StackSOFTest test = null;
try {
test = new StackSOFTest();
test.sofMethod();
} finally {
System.out.println("递归次数："+test.depth);
}
}
}
执行结果:
递归次数：982
Exception in thread "main" java.lang.*Error
at com.ghs.test.StackSOFTest.sofMethod(StackSOFTest.java:8)
at com.ghs.test.StackSOFTest.sofMethod(StackSOFTest.java:9)
at com.ghs.test.StackSOFTest.sofMethod(StackSOFTest.java:9)
……后续堆栈信息省略- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
我们可以看到，sofMethod()方法递归调用了982次后，出现了*Error。
2、栈空间不足——OutOfMemberError实例
单线程情况下，不论是栈帧太大还是虚拟机栈容量太小，都会抛出*Error，导致单线程情境下模拟栈内存溢出不是很容易，不过通过不断的建立线程倒是可以产生内存溢出异常。
public class StackOOMTest {
public static void main(String[] args) {
StackOOMTest test = new StackOOMTest();
test.oomMethod();
}
public void oomMethod(){
while(true){
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
loopMethod();
}
}).start();;
}
}
private void loopMethod(){
while(true){
}
}
}
运行结果：
……操作系统直接挂掉了- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
如果哪位大神能够成功模拟，还望指点一二。
三、永久代溢出
永久代溢出可以分为两种情况，第一种是常量池溢出，第二种是方法区溢出。
1、永久代溢出——常量池溢出
要模拟常量池溢出，可以使用String对象的intern()方法。如果常量池包含一个此String对象的字符串，就返回代表这个字符串的String对象，否则将String对象包含的字符串添加到常量池中。
public class ConstantPoolOOMTest {
/**
* VM Args:-XX:PermSize=10m -XX:MaxPermSize=10m
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
int i=1;
try {
while(true){
list.add(UUID.randomUUID().toString().intern());
i++;
}
} finally {
System.out.println("运行次数："+i);
}
}
}
运行结果:
……比较尴尬的是，通过intern，始终无法模拟出常量池溢出，我的猜想是JDK7对常量池做了优化。
如果哪位大神成功模拟出来了，还望指点一二。- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
找了好久，终于弄清楚了使用string.intern()方法无法模拟常量池溢出的原因。
因为在JDK1.7中，当常量池中没有该字符串时，JDK7的intern()方法的实现不再是在常量池中创建与此String内容相同的字符串，而改为在常量池中记录Java Heap中首次出现的该字符串的引用，并返回该引用。
简单来说，就是对象实际存储在堆上面，所以，让上面的代码一直执行下去，最终会产生堆内存溢出。
下面我将堆内存设置为：-Xms5m -Xmx5m，执行上面的代码，运行结果如下：
运行次数：58162
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at java.lang.Long.toUnsignedString(Unknown Source)
at java.lang.Long.toHexString(Unknown Source)
at java.util.UUID.digits(Unknown Source)
at java.util.UUID.toString(Unknown Source)
at com.ghs.test.ConstantPoolOOMTest.main(ConstantPoolOOMTest.java:18)- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
2、永久代溢出——方法区溢出
方法区存放Class的相关信息，下面借助CGLib直接操作字节码，生成大量的动态类。
public class MethodAreaOOMTest {
public static void main(String[] args) {
int i=0;
try {
while(true){
Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(OOMObject.class);
enhancer.setUseCache(false);
enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
@Override
public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
return proxy.invokeSuper(obj, args);
}
});
enhancer.create();
i++;
}
} finally{
System.out.println("运行次数："+i);
}
}
static class OOMObject{
}
}
运行结果:
运行次数：56
Exception in thread "main"
Exception: java.lang.OutOfMemoryError thrown from the UncaughtExceptionHandler in thread "main"- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- 30
- 31
- 32
- 33
虽然出现了异常，但是打印的堆栈信息似乎并不是我们想要的……
四、直接内存溢出
DirectMemory可以通过-XX:MaxDirectMemorySize指定，如果不指定，默认与Java堆的最大值(-Xmx指定)一样。
NIO会使用到直接内存，你可以通过NIO来模拟，在下面的例子中，跳过NIO，直接使用UnSafe来分配直接内存。
public class DirectMemoryOOMTest {
/**
* VM Args:-Xms20m -Xmx20m -XX：MaxDirectMemorySize=10m
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
int i=0;
try {
Field field = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
field.setAccessible(true);
Unsafe unsafe = (Unsafe) field.get(null);
while(true){
unsafe.allocateMemory(1024*1024);
i++;
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally {
System.out.println("分配次数："+i);
}
}
}
运行结果：
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError
at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method)
at com.ghs.test.DirectMemoryOOMTest.main(DirectMemoryOOMTest.java:20)
分配次数：27953- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
总结：
栈内存溢出：程序所要求的栈深度过大。
堆内存溢出： 分清内存泄露还是 内存容量不足。泄露则看对象如何被 GC Root 引用，不足则通过调大-Xms，-Xmx参数。
永久代溢出：Class对象未被释放，Class对象占用信息过多，有过多的Class对象。
直接内存溢出：系统哪些地方会使用直接内存。