深入理解JAVA虚拟机第三版-Ch2 Java内存区域与内存溢出
2022-09-16 本文已影响0人
王侦
思维导图如下：
https://www.processon.com/view/link/63248acc7d9c081f94d794f6
2.2 运行时数据区域
2.3 HotSpot虚拟机对象揭秘
2.4 实战：OutOfMemoryError异常
2.4.1 Java堆溢出
代码如下：
public class HeapOOM {
static class OOMObject {
}
public static void main(String[] args) {
List<OOMObject> list = new ArrayList<>();
while (true) {
list.add(new OOMObject());
System.out.println("nihao");
}
}
}
VM参数如下：
-XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC -Xms10m -Xmx10m
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=D:\workspace\jvm
-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintCommandLineFlags
如果不指定文件名，默认为：java_pid[pid].hprof，默认在启动用户根目录。
所报异常如下：
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
jvisualvm查看hprof文件
MAT分析更有优势：
2.4.2虚拟机栈和本地方法栈溢出
代码如下：
public class JavaVMStackSOF_1 {
private int stackLength = 1;
public void stackLeak() {
stackLength++;
stackLeak();
}
public static void main(String[] args) {
JavaVMStackSOF_1 oom = new JavaVMStackSOF_1();
try {
oom.stackLeak();
} catch (Throwable e) {
System.out.println("stack length:" + oom.stackLength);
throw e;
}
}
}
public class JavaVMStackSOF_2 {
private static int stackLength = 0;
public static void test() {
long unused1, unused2, unused3, unused4, unused5,
unused6, unused7, unused8, unused9, unused10,
unused11, unused12, unused13, unused14, unused15,
unused16, unused17, unused18, unused19, unused20,
unused21, unused22, unused23, unused24, unused25,
unused26, unused27, unused28, unused29, unused30,
unused31, unused32, unused33, unused34, unused35,
unused36, unused37, unused38, unused39, unused40,
unused41, unused42, unused43, unused44, unused45,
unused46, unused47, unused48, unused49, unused50,
unused51, unused52, unused53, unused54, unused55,
unused56, unused57, unused58, unused59, unused60,
unused61, unused62, unused63, unused64, unused65,
unused66, unused67, unused68, unused69, unused70,
unused71, unused72, unused73, unused74, unused75,
unused76, unused77, unused78, unused79, unused80,
unused81, unused82, unused83, unused84, unused85,
unused86, unused87, unused88, unused89, unused90,
unused91, unused92, unused93, unused94, unused95,
unused96, unused97, unused98, unused99, unused100;
stackLength ++;
test();
unused1 = unused2 = unused3 = unused4 = unused5 =
unused6 = unused7 = unused8 = unused9 = unused10 =
unused11 = unused12 = unused13 = unused14 = unused15 =
unused16 = unused17 = unused18 = unused19 = unused20 =
unused21 = unused22 = unused23 = unused24 = unused25 =
unused26 = unused27 = unused28 = unused29 = unused30 =
unused31 = unused32 = unused33 = unused34 = unused35 =
unused36 = unused37 = unused38 = unused39 = unused40 =
unused41 = unused42 = unused43 = unused44 = unused45 =
unused46 = unused47 = unused48 = unused49 = unused50 =
unused51 = unused52 = unused53 = unused54 = unused55 =
unused56 = unused57 = unused58 = unused59 = unused60 =
unused61 = unused62 = unused63 = unused64 = unused65 =
unused66 = unused67 = unused68 = unused69 = unused70 =
unused71 = unused72 = unused73 = unused74 = unused75 =
unused76 = unused77 = unused78 = unused79 = unused80 =
unused81 = unused82 = unused83 = unused84 = unused85 =
unused86 = unused87 = unused88 = unused89 = unused90 =
unused91 = unused92 = unused93 = unused94 = unused95 =
unused96 = unused97 = unused98 = unused99 = unused100 = 0;
}
public static void main(String[] args) {
try {
test();
}catch (Error e){
System.out.println("stack length:" + stackLength);
throw e;
}
}
}
如下两种情况，当新的栈帧内存无法分配的时候，HotSpot都抛出StackOverflowError异常：
- 1）栈帧太大
- 2）虚拟机栈容量太小
public class JavaVMStackOOM {
private void dontStop() {
while (true) {
}
}
public void stackLeakByThread() {
while (true) {
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
dontStop();
}
});
thread.start();
}
}
public static void main(String[] args) throws Throwable {
JavaVMStackOOM oom = new JavaVMStackOOM();
oom.stackLeakByThread();
}
}
此时OOM和栈空间是否足够并不存在任何直接的关系，主要OS内存空间无法分配新的线程了。
2.4.3 方法区和运行时常量池溢出
String::intern()是一个本地方法，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对象的引用；否则，会将此String对象包含的字符串添加到常量池中，并且返回此String对象的引用。
代码如下：
public class RuntimeConstantPoolOOM_1 {
public static void main(String[] args) {
// 使用Set保持着常量池引用，避免Full GC回收常量池行为
Set<String> set = new HashSet<String>();
// 在short范围内足以让6MB的PermSize产生OOM了
short i = 0;
while (true) {
set.add(String.valueOf(i++).intern());
}
}
}
JVM参数：
-XX:MetaspaceSize=6M -XX:MaxMetaspaceSize=6M
一个有意思的现象：
public class RuntimeConstantPoolOOM_2 {
public static void main(String[] args) {
String str1 = new StringBuilder("计算机").append("软件").toString();
System.out.println(str1.intern() == str1);
String str2 = new StringBuilder("ja").append("va").toString();
System.out.println(str2.intern() == str2);
}
}
输出结果：
true
false
JDK 7的intern()方法不需要再拷贝字符串的实例到永久代了，既然字符串常量池已经移到Java堆中，那只需要在常量池里记录一下首次出现的实例引用即可，因此intern()返回的引用和由StringBuilder创建的那个字符串实例就是同一个。
而对str2比较返回false，这是因为“java”这个字符串在执行StringBuilder.toString()之前就已经出现过了，字符串常量池中已经有它的引用，不符合intern()方法要求“首次遇到”的原则，“计算机软件”这个字符串则是首次出现的，因此结果返回true。
方法区的主要职责是用于存放类型的相关信息，如类名、访问修饰符、常量池、字段描述、方法描述等。对于方法区的测试，另一个测试思路是运行时产生大量的类，直到溢出为止。
借助了CGLib直接操作字节码运行时生成了大量的动态类。
很多主流框架，如Spring、Hibernate对类进行增强时，都会使用到CGLib这类字节码技术，当增强的类越多，就需要越大的方法区以保证动态生成的新类型可以载入内存。另外，很多运行于Java虚拟机上的动态语言（例如Groovy等）通常都会持续创建新类型来支撑语言的动态性。
public class JavaMethodAreaOOM {
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();
}
}
static class OOMObject {
}
}
JVM参数：
-XX:MetaspaceSize=6M -XX:MaxMetaspaceSize=6M
2.4.4 本机直接内存溢出
public class DirectMemoryOOM {
private static final int _1MB = 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.allocateMemory(_1MB);
}
}
}
JVM参数
-Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M
由直接内存导致的内存溢出，一个明显的特征是在Heap Dump文件中不会看见有什么明显的异常情况，如果读者发现内存溢出之后产生的Dump文件很小，而程序中又直接或间接使用了DirectMemory（典型的间接使用就是NIO），那就可以考虑重点检查一下直接内存方面的原因了。
