OutOfMemoryError異常

溫暖如太陽發表於2022-05-03
Error

除了程式計數器外，虛擬機器記憶體在其他幾個執行時區域都有發生OutOfMemoryError異常的可能。

Java堆溢位

設定Idea堆的大小為20MB，不可擴充套件（-Xms引數與最大值-Xmx引數設定為一樣，避免自動擴充套件）

-verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8

執行以下程式碼：

package memory;

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

public class HeepOOM {
    static class OOMObject{

    }

    public  static  void  main(String[] args){
        List<OOMObject> list = new ArrayList<>();
        while (true){
            list.add(new OOMObject());
        }
    }
}
丟擲錯誤：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at java.base/java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3512)
    at java.base/java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3481)
    at java.base/java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:237)
    at java.base/java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:244)
    at java.base/java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:454)
    at java.base/java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:467)
    at memory.HeepOOM.main(HeepOOM.java:14)

解決這個異常重點是確認記憶體中的物件是否是必要的，也就是區分是出現了記憶體洩漏(Memory Leak)還是記憶體溢位(Memory Overflow)

  • 記憶體洩漏：程式申請記憶體後，無法釋放已申請的記憶體空間，多次記憶體洩漏堆積後的後果就是記憶體溢位
  • 記憶體溢位：程式申請記憶體時，沒有足夠的記憶體供申請者使用

如果是記憶體洩漏，可進一步通過工具檢視洩漏物件到GC Roots的引用鏈。於是就能找到洩漏物件是通過怎樣的路徑與GC Root相關聯導致垃圾回收器無法自動回收他們。

如果不存在洩漏，則就應該檢查虛擬機器堆引數（-Xmx與-Xms）,與機器實體記憶體對比看是否還可以調大，從程式碼上檢查是否存在某些物件生命週期過長、持有狀態時間過長的情況，嘗試減少長期執行期的記憶體消耗。

虛擬機器棧和本地方法棧溢位
  • 如果執行緒請求的棧深度大於虛擬機器所允許的最大深度，則丟擲StackOverflowError異常。
  • 如果虛擬機器在擴充套件棧時無法申請到足夠的記憶體，則丟擲OutOfMemoryError異常。
package memory;

public class JavaVmStackSOF {
    private int stackLength = 1;

    public  void  stackLeak(){
        stackLength++;
        stackLeak();
    }
            /**
     * -Xss180K -設定每個執行緒分配180K記憶體
     * @param args
     * @throws Throwable
     */
    public static void main(String[] args) throws Throwable{
        JavaVmStackSOF oom = new JavaVmStackSOF();
        try{
            oom.stackLeak();
        }catch (Throwable e){
            System.out.println("stack length:"+oom.stackLength);
            throw  e;
        }
    }
}

執行結果：

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
stack length:1554
    at memory.JavaVmStackSOF.stackLeak(JavaVmStackSOF.java:7)
package memory;

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();
       }
   }

   /**
    * -Xss2M -設定每個執行緒分配2M記憶體
    * 最終會耗盡所有記憶體，導致沒有足夠的記憶體建立執行緒而丟擲異常：OutOfMemoryError
    * @param args
    * @throws Throwable
    */
   public static void main(String[] args) throws Throwable{
       JavaVMStackOOM oom = new JavaVMStackOOM();
       oom.stackLeakByThread();
   }
}

執行結果

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

執行時常量池溢位
執行時常量池屬於方法區，因此可以通過以下方式模擬：
java7可以通過設定：-XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M 來限定方法區。
java8之後永久代被移除，-XX:PermSize、-XX:MaxPermSize已經被移除；可以使用：-XX:MetaspaceSize=10M -XX:MaxMetaspaceSize=10M （元空間代替）
型別資訊、欄位、方法、常量儲存在元空間。

package main.java.loadclass;

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

public class RuntimeConstantPoolOOM {

            /**
     * JAVA7 下執行
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args){
        //使用LIST保持著常量池引用，避免Full GC 回收常量池行為
        List<String> list = new ArrayList<>();
        //10MB的PermSize在integer範圍內足夠產生OOM了
        int i = 0;
        while (true){
            list.add(String.valueOf(i++).intern());
        }
    }
}

丟擲以下異常：java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space

方法區溢位
方法區用於存放Class的相關資訊，如類名、訪問修飾符、常量池、欄位描述、方法描述等。一個類如果被垃圾回收器回收掉，判定條件非常苛刻，在經常動態生成大量Class的應用中，需要特別注意類的回收狀態。

本機直接記憶體溢位
DirectMemory容量可通過-XX:MaxDirectMemorySize指定，如果不指定，則預設與Java堆的最大值（-Xmx指定）一樣。
DirectByteBuffer是Java用於實現堆外記憶體的一個重要類，我們可以通過該類實現堆外記憶體的建立、使用和銷燬。DirectByteBuffer跑出記憶體溢位異常時並沒有真正整整向作業系統申請分配記憶體，而是通過計算得知記憶體無法分配，手動跑出異常。
使用Unsafe類的allocateMemory方法是真正分配記憶體。

package main.java.loadclass;

import sun.misc.Unsafe;

import java.lang.reflect.Field;

public class DirectMemoryOOM {

    private static final int _1MB = 1024 * 1024;

    /**
     * -Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M
     * @param args
     * @throws Exception
     */
    public  static  void main(String[] args) throws Exception{
        Field unsefeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
        unsefeField.setAccessible(true);
        Unsafe unsafe = (Unsafe) unsefeField.get(null);
        while (true){
            unsafe.allocateMemory(_1MB);
        }
    }
}

返回結果：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError
    at java.base/jdk.internal.misc.Unsafe.allocateMemory(Unsafe.java:616)
    at jdk.unsupported/sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Unsafe.java:462)
    at main.java.loadclass.DirectMemoryOOM.main(DirectMemoryOOM.java:16)

 

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