最近在看周志明的《深入理解Java虛擬機》，雖然剛剛開始看，但是覺得還是一本不錯的書。對于和我一樣對于JVM了解不深，有志進一步了解的人算是一本不錯的書。注明：不是書托，同樣是華章出的書，質量要比《深入剖析Tomcat》高好多，起碼排版上沒有那么多嚴重的失誤，停，等哪天心情不好再噴那本書。：）(還有一本書讓我看完覺得挺不爽的，當然不排除自身問題)

剛剛看了兩章，第一章我比較關注如何自己編譯openJdk，額，現在還沒搗騰成功，完成后再分享，暫且跳過；本篇文章的主要任務是記錄書中關于產生OutOfMemoryError異常的原因。代碼以及說明基本都是出自原書，寫這篇文章意在加深印象，同時分享給那些沒有讀過這本書的人。說句自己的一次經歷，不記得是在哪家公司面試來著，面試官曾經問過我都有哪些情況會造成OutOfMemoryError異常。很遺憾，當時我不會。

設置運行時參數

說下為什么加了這樣一節，說來慚愧，第一次設置運行時參數，找不到在哪里設置，找了半天才找對位置，怕有和我一樣小白的人存在，所以就增加了這樣一個小節。(IDE工具是eclipse)

按照如下三步設置即可，呈現一場代碼的注釋中會標注每種情形需要設置的運行時參數。

step1:

step2:

step3:

可以這樣為每個含有main函數的類指定自己的運行時參數。

造成內存溢出之五大元兇

個人覺得程序員都要有”刨祖墳”的精神，文藝一點兒就是知其然，知其所以然。在日常的工作中更應該如此，不能說要實現一個功能就滿口答應，起碼要知道為什么需要這樣一個功能，解決什么問題，是否合理。如果連原因都不知道，真心不相信能把這個功能做好。也許這個也是好管理和不好管理程序員的分割線。如果說發生OutOfMemoryError跟我們無關，那我們為什么要知道發生的原因啊，美國打伊拉克我和程序員有毛關系啊。其實這個異常對大家來說應該都不陌生，之前我最愛的處理就是從新再運行一次，不行關閉eclipse，再不行重啟電腦。(殺手锏級別的解決方案).可是這樣不科學，科學的方式就要求我們知道為什么會發生這個異常，換句話說是發生這個異常的場景，然后通過打印出的異常信息快速定位發生內存溢出的區域，然后進行權衡，調整運行時參數來解決。

Java堆溢出

Java堆用于存儲對象實例，知道這一點就很容易呈現堆溢出，不斷的創建對象，并且保持有指向其的引用，防止為gc。

代碼如下：

  import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
   * VM Args:-Xms20M -Xmx20M -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
   *
   */
public class HeapOOM {
static class OOMObject{
}
public static void main(String[] args) {
List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();
while(true){
list.add(new OOMObject());
}
}
}

通過設置-Xms20M -Xmx20M都為20M意在防止堆大小自動擴展，更好的展現溢出。 執行結果如下：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

是不是很明顯啊，顯示堆空間發生OutOfMemoryError。

書中告訴我們發生了OutOfMemoryError后，通常是通過內存影像分析工具對dump出來的堆轉儲快照進行分析(這就是運行時參數中配置-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError的原因)，重點是確定是由內存泄露(Memory Leak)還是有內存溢出(Memory Overflow)引起的OutOfMemoryError。如果是內存泄露則找到泄露點，修正；如果確實是合理的存在，那么就增加堆空間。(內存分析這里我也木有做過，工具也木有使用過，在后續章節會有介紹，用熟了后再來一篇)

虛擬機棧和本地方法棧溢出

由于在HotSpot虛擬機中并不區分虛擬機棧和本地方法區棧，因此對于HotSpot來說，-Xoss(設置本地方法棧大小)參數是無效的，棧容量由-Xss參數設定。關于虛擬機棧和本地方法區棧，在Java虛擬機規范中描述了兩種異常：

• 如果線程請求的棧深度大于虛擬機所允許的最大深度，將拋出StackOverflowError異常
• 如果虛擬機在擴展棧時無法申請到足夠的內存空間，則拋出OutOfMemoryError異常

  書中談到單線程的場景下只能浮現StackOverflowError，那我們就先來看看單線程場景下到底會是什么樣子。

  /**
   * 
   * VM Args:-Xss128k
   */
  public class JavaVMStackSOF {
  private int stackLength = 1;
  private void stackLeak() {
  stackLength++;
  stackLeak();
  }
  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;
  }
  }
  }
  

  通過-Xss128k設置虛擬機棧大小為128k，執行結果如下：

  

  執行結果顯示，確實是發生了StackOverflowError異常。

  通過不斷創建線程耗盡內存也可以呈現出OutOfMemoryError異常，但是在Windows平臺下模擬會使系統死機，我這里就不多說了。感興趣的可以自己去嘗試。

  運行時常量池溢出

  向運行時常量池中添加內容最簡單的方式就是使用String.intern()方法。由于常量池分配在方法區內，可以通過-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize限制方法區的大小，從而間接限制其中常量池的容量。

  代碼如下：

    import java.util.ArrayList;
  import java.util.List;
  /**
     * VM Args:-XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M
     * 
     */
  public class RuntimeConstantPoolOOM {
  public static void main(String[] args) {
  List<String> list = new ArrayList<String>();
  int i = 0;
  while (true) {
  list.add(String.valueOf(i++).intern());
  }
  }
  }
  

  這里有個小小的插曲，之前有聽說在jdk7中將永久區(方法區和常量池)給干掉了，沒有驗證過。永久區可以說是在堆之上的一個邏輯分區。如果jdk7中去掉了，那么這個示例應該會拋出堆空間的內存溢出，而非運行時常量池的內存溢出。所以在執行程序的時候分別用了jdk6和jdk7兩個版本。多說一句，如果jdk7去掉了方法區，那么-XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M就不起作用了，所以在jdk7環境下運行時，堆大小為jvm默認的大小，要執行一會兒(半小時左右:( ))才能拋出異常。沒關系，再配置下運行時參數即可，注意要配置成不可擴展。以圖為據：

• jdk6環境下拋出運行時常量池內存溢出
  

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

  顯而易見PermGen space，永久區。不解釋。

• jdk7環境下，運行時參數為：-XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M
  

  Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

  運行了好久好久，最終拋出堆內存溢出。Java heap space已經足夠說明問題了。

• jdk7環境下，運行時參數為：-verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
  

  Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

  同樣也是堆內存溢出，不過速度就快了好多好多，因為堆大小被設置為不可擴展。

  方法區溢出

  方法區用于存放Class的相關信息，如類名、訪問修飾符、常量池、字段描述、方法描述等。測試這個區域只要在運行時產生大量的類填滿方法區，知道溢出。書中借助CGlib直接操作字節碼運行時，生成了大量的動態類。

  當前主流的Spring和Hibernate對類進行增強時，都會使用到CGLib這類字節碼技術，增強的類越多，就需要越大的方法區來保證動態生成的Class可以加載到內存。

  測試代碼如下：

    import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
  import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
  import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
  /**
     * VM Args:-XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M
     *
     */
  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 object, Method method,
  Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable{
  return proxy.invokeSuper(object, args);
  }
  });
  enhancer.create();
  }
  }
  static class OOMObject {
  }
  }
  

  工程中要引入cglib-2.2.2.jar和asm-all-3.3.jar。

  方法區的內存溢出問題同樣存在jdk6和jdk7版本之間的區別，同運行時常量池內存溢出。

  方法區溢出也是一種常見的內存溢出異常，一個類如果要被垃圾收集器回收掉，判定條件是非常苛刻的。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況。這類場景除了上面提到的程序使用了CGLib字節碼增強外，常見的還有：大量JSP或動態生成JSP文件的應用、基于OSGi的應用等。

  本機直接內存溢出

  DirectMemory容量可以通過-XX:MaxDirectMemorySize指定。

  示例代碼如下：

    import java.lang.reflect.Field;
  import sun.misc.Unsafe;
  /**
     * VM Args:-Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M
     *
     */
  public class DirectMemoryOOM {
  private static final int _1MB = 1024 * 1024;
  /**
       * @param args
       * @throws IllegalAccessException
       * @throws IllegalArgumentException
       */
  public static void main(String[] args) throws IllegalArgumentException,
  IllegalAccessException {
  // TODO Auto-generated method stub
  Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
  unsafeField.setAccessible(true);
  Unsafe unsafe = (Unsafe) unsafeField.get(null);
  while(true){
  unsafe.allocateMemory(_1MB);
  }
  }
  }
  

  運行結果如下圖：

  

  拋出內存溢出異常。不解釋。