@几种OutOfMemory异常

   Java虚拟机运行时数据区　　

在Java虚拟机规范的描述中，除了程序计数器之外，虚拟机内存的其他几个运行时区域都会发生OutOfMemory异常的可能。

我们可以在IDE(如IDEA)中设置虚拟机启动参数

1.Java堆溢出：

　　Java堆用于存储对象的实例，只要不断的创建对象，并且保证GC Roots到这些对象之间有可达路径来避免垃圾回收机制来清除这些对象，那么在对象数量到达最大堆容量限制后就会产生内存溢出。

以下代码限制Java堆的大小是20MB，不可扩展(将堆的最小值-Xms参数与最大值-Xmx参数设置为一样就可以避免堆自动扩展)。

通过参数-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError可以让虚拟机在出现内存溢出异常时Dump出当前的内存堆转储(HeapDump)快照以便事后进行分析。

/**
 * -verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
 * @author winner_0715
 *
 */
public class HeapOOM {
    static class OOMObject{
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        List<OOMObject> list = new ArrayList<HeapOOM.OOMObject>();
        while(true){
            list.add(new OOMObject());
        }
    }
}

运行结果：

[GC (Allocation Failure)  5632K->3729K(19968K), 0.0114129 secs]
[GC (Allocation Failure)  9331K->8336K(19968K), 0.0131682 secs]
[Full GC (Ergonomics)  17133K->12919K(19968K), 0.2923796 secs]
[Full GC (Ergonomics)  16603K->16465K(19968K), 0.3532636 secs]
[Full GC (Allocation Failure)  16465K->16436K(19968K), 0.1583022 secs]
//以上输出为-verbose:gc控制
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid5336.hprof ...
Heap dump file created [28313887 bytes in 0.138 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3210)
    at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3181)
    at java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:261)
    at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(ArrayList.java:235)
    at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(ArrayList.java:227)
    at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:458)
    at HeapOOM.main(HeapOOM.java:16)
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method)
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
    at com.intellij.rt.execution.application.AppMain.main(AppMain.java:144)

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

要解决这个区域的异常，一般的手段是先通过内存映像分析工具对Dump出来的堆转储快照文件进行分析，重点是确认内存中的对象是否是必要的，也就是要先分清楚是出现了内存泄漏(Memory Leak)还是内存溢出(Memory Overflow).
如果是内存泄漏，可以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。掌握了泄漏对象的类型信息以及GC Roots引用链信息，就可以比较准确的定位出泄漏代码的位置。如果不存在泄漏，换句话说，就是内存中的对象确实都还必须活着，那就应当检查虚拟机堆参数(-Xms与-Xmx)，与物理内存对比看是不是还可以调大

当然，发生Java堆溢出并不总是内存泄露导致的，还有可能是分配的堆内存确实太小了。

我就遇到过这种情况，吓坏了，以为是代码问题。哈哈

这种情况下，内存中的对象确实还都必须存活着，此时应该检查虚拟机的堆参数(-Xms和-Xmx)，与物理机器内存相比看是否还可以增大

2.虚拟机栈和本地方法栈溢出

在HotSpot虚拟机中是不区分虚拟机栈和本地方法栈的，栈容量只是由-Xss参数设定。

　　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： 

1.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java.lang.StackOverflowError异常。

2.如果虚拟机在扩展栈时无法申请到足够的内存空间，则抛出OutOfMemoryError异常。

/**
 * VM args: -Xss160k  栈内存的容量
 *
 */
public class JavaVMStackSOF {
    private int stackLength = 1;

    public void stackLeak() {
        stackLength++;
        stackLeak();//递归
    }

    public static void main(String[] args) throws Throwable {
        JavaVMStackSOF oom = new JavaVMStackSOF();
        try {
            oom.stackLeak();
        } catch (Throwable e) {
            System.out.println("statck length:"+oom.stackLength);
            throw e; 
        }
    }
}

statck length:3790
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError

递归不断请求栈内存(方法栈)，使用-Xss设置的栈内存的容量较小，所以抛出StackOverflowError异常。

3.方法区溢出

　　方法区用于存放Class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。对于这个区域的测试，基本思路是运行时产生大量的类去填满方法区，直到溢出。虽然直接使用Java SE API也可以动态产生类（如反射时的GeneratedConstructorAccessor和动态代理等），但在本次试验使用CGLIB直接操作字节码运行时生成大量的动态类。生成的class类加载进内存之后放在方法区中。

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=10M -XX:MaxPermSize=10M
 *
 */
public class JavaMethodAreaOOM {
    public static void main(String[] args) {
        while (true) {
            Enhancer enhancer = new Enhancer();
            enhancer.setSuperclass(OOM.class);
            enhancer.setUseCache(false);
            enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
                public Object intercept(Object obj, Method arg1,
                        Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
                    // TODO Auto-generated method stub
                    return proxy.invokeSuper(obj, args);
                }
            }
                );
            OOM oom = (OOM) enhancer.create();
            oom.sayHello("Kevin LUAN");
        }
    }

    static class OOM {
        public String sayHello(String str) {
            return "HI " + str;
        }
    }
}

jdk6运行结果：

java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

jdk7的运行结果：

java.lang.OutOfMemoryError thrown from the UncaughtExceptionHandler in thread "main"

侧面反映了一个问题：

JDK1.7开始逐步"去永久代"的事情。