各区域 OOM 汇总

运行时数据区一共有五个部分组成，如下图所示：

除了程序计数器外，其它区域都有发生 OutOfMemoryError (OOM) 异常的可能，本篇文章通过实验来验证异常实际发生的代码场景！！

在实验的过程中，会用到一些虚拟机参数，参数具体含义可见运行时数据区常用参数汇总

Java 堆溢出

关于 Java 堆的详细内容可见 Java 堆

Java 堆用于存储对象实例，只要不断地创建对象，并且保证 GC Roots 到对象之间有可达路径来避免垃圾回收机制清除这些对象，那么随着对象数量的增加，总容量触及最大堆的容量限制后就会产生 OOM

下面代码限制 Java 堆的大小为 10MB，不可扩展，通过参数-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError可以让虚拟机在出现内存溢出异常的是会后 Dump 出当前的内存堆转储快照以便进行事后分析


x
// -Xms10m -Xmx10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
public class HeapOOM {
    static class OOMObject {}
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        List<OOMObject> list = new ArrayList<>();
        while (true) {
            list.add(new OOMObject());
        }
    }
}

运行结果：


x
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid3283.hprof ...
Heap dump file created [21460433 bytes in 0.046 secs]

Java 堆内存的 OOM 异常是实际应用中最常见的内存溢出异常情况。出现 Java 堆内存溢出时，异常堆栈信息java.lang.OutOfMemoryError会跟随进一步提示Java heap space

要解决 OOM 异常或 Heap Space 的异常，一般的手段是首先通过内存映像分析工具 (如 Eclipse Memory Analyzer) 对 dump 出来的堆转储快照进行分析，重点是确认内存中的对象是否是必要的，也就是要先分清楚到底是出现了内存泄漏 (Memory Leak) 还是内存溢出 (Memory Overflow)

内存泄漏：本应该被回收的对象，由于错误的引用链导致未进行回收
内存溢出：为对象分配内存时，发现内存不够，导致无法完成内存分配

有两种可能导致内存溢出。其一：由于内存泄漏导致内存溢出；其二：未发生内存泄漏，单纯的是因为内存不够导致内存溢出

如果是内存泄漏，可进一步通过工具查看泄漏对象到 GC Roots 的引用链。于是就能找到泄漏对象是通过怎样的路径与 GC Roots 相关联并导致垃圾收集器无法自动回收它们的。掌握了泄漏对象的类型信息，以及 GC Roots 引用链的信息，就可以比较准确地定位出泄漏代码的位置

如果不存在内存泄漏，换句话说就是内存中的对象确实都还必须存活着，那就应当检查虚拟机的堆参数 (-Xmx与-Xms)，与机器物理内存对比看是否还可以调大，从代码上检查是否存在某些对象生命周期过长、持有状态时间过长的情况，尝试减少程序运行期的内存消耗

利用 JProfiler 分析上面 Dump 出来的内存堆转储快照：

可以很明显的看到是OOMObject对象占用了大量的内存，此时可以从该对象入手，分析到底是内存泄漏导致的内存溢出，还是内存不足导致的内存溢出！！

虚拟机栈溢出

关于虚拟机栈的详细内容可见虚拟机栈

关于虚拟机栈和本地方法栈，在《Java 虚拟机规范》中描述了两种异常：

如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，将抛出 StackOverflowError (SOF) 异常
如果虚拟机的栈内存允许动态扩展，当扩展栈容量无法申请到足够的内存时，将抛出 OutOfMemoryError (OOM) 异常

《Java 虚拟机规范》明确允许 Java 虚拟机实现自行选择是否支持栈的动态扩展，而 HotSpot 虚拟机的选择时不支持扩展，所以除非在创建线程申请内存时就因无法获得足够内存而出现 OOM 异常，否则在线程运行时是不会因为扩展而导致内存溢出的，只会因为栈容量无法容纳新的栈帧而导致 SOF 异常

实验一：测试 SOF 异常

实验环境：

单线程
使用-Xss参数减少栈内存容量，固定为640k


xxxxxxxxxx
// -Xss640k
public class JavaVMStackSOF {
    private int stackLength = 1;
    public void stackLeak() {
        stackLength++;
        stackLeak();
    }
    public static void main(String[] args) {
        JavaVMStackSOF oom = new JavaVMStackSOF();
        try {
            oom.stackLeak();
        } catch (Throwable e) {
            System.out.println("stack length: " + oom.stackLength);
            throw e;
        }
    }
}

运行结果：


xxxxxxxxxx
stack length: 5163
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
    at com.lfool.myself.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:12)
    at com.lfool.myself.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:12)
    at com.lfool.myself.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:12)
    ......

实验二：测试 OOM 异常


x
// -Xss2m -Xms10m -Xmx10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
public class JavaVMStackOOM {
    private void dontStop() {
        while (true) { }
    }
    public void stackLeakbyThread() {
        while (true) {
            Thread thread = new Thread(this::dontStop);
            thread.start();
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        JavaVMStackOOM oom = new JavaVMStackOOM();
        oom.stackLeakbyThread();
    }
}

方法区溢出

关于方法区的详细内容可见方法区

这里就不展开论述了！！等我有更深刻的理解后，再补！！