做Java程式開發，難免會遇到OutOfMemory，導致的原因也是不盡相同，下面我們來捋一捋OOM出現的場景。
一，堆空間不足，這是最容易，也是最常見的OOM。瞭解Java記憶體結構的同學應該知道，Java裡面建立的物件大部分都是位於堆空間的，當建立的物件太多，而堆空間不足時，很容易丟擲OOM，如下：

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import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/*VM args:-Xms10m -Xmx10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
*
* -Xms:堆的最小值；-Xmx：堆的最大值
*
* */
public class HeapOOM {
static class OOMObject {
}
public static void main(String[] args) {
List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();
while (true) {
list.add(new OOMObject());
}
}
}

執行結果：

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Exception in thread \"main\" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:2760)
at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:2734)
at java.util.ArrayList.ensureCapacity(ArrayList.java:167)
at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:351)
at test.java.VM.OOM.HeapOOM.main(HeapOOM.java:19)

二，直接分配記憶體溢位，Java提供了一些可以直接操作記憶體和執行緒的低層次操作（native）-sun.misc.Unsafe，其被JDK廣泛用於自己的包中，如java.nio和java.util.concurrent。
但是絲毫不建議在生產環境中使用這個Unsafe，從名字就可以看出，這個API十分不安全、不輕便、而且不穩定。

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import java.lang.reflect.Field;
import sun.misc.Unsafe;
/*VM args:-Xmx10m -XX:MaxDirectMemorySize=5m
*
* */
public class DirectMemoryOOM {
private static final int _1MB = 1024 * 1024;
public static void main(String[] args) throws Exception {
Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredField(\"theUnsafe\");
unsafeField.setAccessible(true);
Unsafe unsafe = (Unsafe) unsafeField.get(null);
while (true) {
unsafe.allocateMemory(_1MB);
}
}
}

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Exception in thread \"main\" java.lang.OutOfMemoryError
at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method)
at test.java.VM.OOM.DirectMemoryOOM.main(DirectMemoryOOM.java:19)

三，方法區溢位，方法區主要存放類的資訊、靜態變數、Field、Method資訊等，當不停地有類動態建立並載入時，方法區也能產生OOM。

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import java.lang.reflect.Method;
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
/*VM args: -XX:PermSize=5m -XX:MaxPermSize=5m
*
* */
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() {
@Override
public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
//return method.invoke(obj, args);
return proxy.invokeSuper(obj, args);
}
});
OOMObject object = (OOMObject) enhancer.create();
}
}
static class OOMObject {
}
}

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Exception in thread \"main\" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

四，常量池溢位，常量池屬於方法區，存放一些常量值（如static final），還有一些文字形式出現的符號引用，如：類和介面的全限定名、欄位的名稱和描述符。

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import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/*VM rags:-XX:PermSize=5m -XX:MaxPermSize=5m
*
*
* */
public class RuntimeConstantPoolOOM {
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<String>();
int i = 0;
while (true) {
list.add(String.valueOf(i++).intern());//將String物件加入常量池
}
}
}

執行結果：

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Exception in thread \"main\" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
at java.lang.String.intern(Native Method)
at test.java.VM.OOM.RuntimeConstantPoolOOM.main(RuntimeConstantPoolOOM.java:17)
Exception in thread \"Reference Handler\" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
at java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(Reference.java:123)

五，Stack溢位，JVM方法棧為執行緒私有，當方法執行時會被建立，當方法執行完畢，其對應的棧幀所佔用的記憶體也會被自動釋放。
當方法棧的深度不足時，會丟擲StackOverflowError，不過只要不出現無窮遞迴，棧的深度不會太大。

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/*VM args:-Xss128k
*
* 在單執行緒下，無論是由於棧幀太大，還是虛擬機器容量太小，
* 當記憶體無法分配的時候，虛擬機器丟擲的都是StackOverflowError
* 如果測試不限於單執行緒，透過不斷建立執行緒的方式倒是可以產生記憶體溢位異常（詳見JavaVMStackOF2）
* */
public class JavaVMStackOF {
private int stackLength = 1;
public void stackLeak() {
stackLength++;//其實，即使沒有運算元，也會throw StackOverflowError
stackLeak();
}
public static void main(String[] args) throws Throwable {
JavaVMStackOF oom = new JavaVMStackOF();
try {
oom.stackLeak();
} catch (Throwable e) {
System.out.println(\"stack length:\" + oom.stackLength);
throw e;
}
}
}

執行結果：

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stack length:1007Exception in thread \"main\" java.lang.StackOverflowError
at test.java.VM.OOM.JavaVMStackOF.stackLeak(JavaVMStackOF.java:13)
at test.java.VM.OOM.JavaVMStackOF.stackLeak(JavaVMStackOF.java:14)

補充：

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/*VM args:-Xss10m
*
* 透過不斷建立新執行緒達到OutOfMemoryError
* 實體記憶體-Xmx(最大堆容量)-MaxPermSize(最大方法區容量)=虛擬機器棧+本地方法棧，程式計數器消耗記憶體較小，可以忽略。
* -Xss10m，分配給每個執行緒的記憶體。所以-Xss越大，越容易出現OutOfMemoryError（可建立的執行緒越少）。
*
* 棧深度在虛擬機器預設情況下，達到1000~2000完全沒問題，對於正常的方法呼叫（包括遞迴），這個深度完全夠用了。
* 但是，如果是建立過多執行緒導致的記憶體溢位，在不能減少執行緒數或者更換64位虛擬機器的情況下，就只能透過減少最大堆容量和減少棧容量來換取更多的執行緒。
* 如果沒有這方面的經驗，這種透過“減少記憶體”的手段來解決記憶體溢位的方式會比較難以想到！
* */

深入理解JVM之OOM

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