【轉】StackOverflow和OutOfMemory

原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_40667145/article/details/78556182

 

• 1、stackoverflow：

  每當java程序啓動一個新的線程時，java虛擬機會爲他分配一個棧，java棧以幀爲單位保持線程運行狀態；當線程調用一個方法是，jvm壓入一個新的棧幀到這個線程的棧中，只要這個方法還沒返回，這個棧幀就存在。 
  如果方法的嵌套調用層次太多(如遞歸調用),隨着java棧中的幀的增多，最終導致這個線程的棧中的所有棧幀的大小的總和大於-Xss設置的值，而產生生StackOverflowError溢出異常。

• 2、outofmemory：

• 2.1、棧內存溢出

  java程序啓動一個新線程時，沒有足夠的空間爲改線程分配java棧，一個線程java棧的大小由-Xss設置決定；JVM則拋出OutOfMemoryError異常。

• 2.2、堆內存溢出

  java堆用於存放對象的實例，當需要爲對象的實例分配內存時，而堆的佔用已經達到了設置的最大值(通過-Xmx)設置最大值，則拋出OutOfMemoryError異常。

• 2.3、方法區內存溢出

  方法區用於存放java類的相關信息，如類名、訪問修飾符、常量池、字段描述、方法描述等。在類加載器加載class文件到內存中的時候，JVM會提取其中的類信息，並將這些類信息放到方法區中。 
  當需要存儲這些類信息，而方法區的內存佔用又已經達到最大值（通過-XX:MaxPermSize）；將會拋出OutOfMemoryError異常對於這種情況的測試，基本的思路是運行時產生大量的類去填滿方法區，直到溢出。這裏需要藉助CGLib直接操作字節碼運行時，生成了大量的動態類。

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  3.背景知識

  1）.JVM體系結構

  2）.JVM運行時數據區

  JVM內存結構的相關可以參考：

  http://my.oschina.net/sunchp/blog/369707

   

  2.堆溢出(OutOfMemoryError:java heap space)

  堆（Heap）是Java存放對象實例的地方。

  堆溢出可以分爲以下兩種情況，這兩種情況都會拋出OutOfMemoryError:java heap space異常：

  1）內存泄漏

  內存泄漏是指對象實例在新建和使用完畢後，仍然被引用，沒能被垃圾回收釋放，一直積累，直到沒有剩餘內存可用。

  如果內存泄露，我們要找出泄露的對象是怎麼被GC ROOT引用起來，然後通過引用鏈來具體分析泄露的原因。

  分析內存泄漏的工具有：Jprofiler，visualvm等。

  示例：

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  package com.demo3;   import java.util.ArrayList; import java.util.List; import java.util.UUID;   public class OOMTest {       public static void main(String[] args) {         List<UUID> list = new ArrayList<UUID>();         while (true) {             list.add(UUID.randomUUID());         }     }   }

  通過如下命令運行程序：

  1	java -Xms10M -Xmx10M -XX:-UseGCOverheadLimit OOMTest

  輸出結果：

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  Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space     at sun.security.provider.DigestBase.engineDigest(DigestBase.java:163)     at java.security.MessageDigest$Delegate.engineDigest(MessageDigest.java:576)     at java.security.MessageDigest.digest(MessageDigest.java:353)     at sun.security.provider.SecureRandom.engineNextBytes(SecureRandom.java:226)     at java.security.SecureRandom.nextBytes(SecureRandom.java:455)     at java.util.UUID.randomUUID(UUID.java:145)     at com.demo3.Test.main(Test.java:12)

  2）內存溢出

  內存溢出是指當我們新建一個實力對象時，實例對象所需佔用的內存空間大於堆的可用空間。

  如果出現了內存溢出問題，這往往是程序本生需要的內存大於了我們給虛擬機配置的內存，這種情況下，我們可以採用調大-Xmx來解決這種問題。

  示例：

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  package com.demo3;   import java.util.ArrayList; import java.util.List;   public class OOMTest {       public static void main(String[] args) {         List<byte[]> buffer = new ArrayList<byte[]>();         buffer.add(new byte[10 * 1024 * 1024]);     } }

  通過如下命令運行程序：

  1	java -verbose:gc -Xmn10M -Xms20M -Xmx20M -XX:+PrintGC OOMTest

  輸出結果：

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  [GC 836K->568K(19456K), 0.0234380 secs] [GC 568K->536K(19456K), 0.0009309 secs] [Full GC 536K->463K(19456K), 0.0085383 secs] [GC 463K->463K(19456K), 0.0003160 secs] [Full GC 463K->452K(19456K), 0.0062013 secs] Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space     at com.demo3.OOMTest.main(OOMTest.java:10)

   

  4.持久帶溢出(OutOfMemoryError: PermGen space)

  持久帶(PermGen space)是JVM實現方法區的地方，因此該異常主要設計到方法區和方法區中的常量池。

  1）.方法區

  方法區（Method Area）不僅包含常量池，而且還保存了所有已加載類的元信息。當加載的類過多，方法區放不下所有已加載的元信息時，就會拋出OutOfMemoryError: PermGen space異常。主要有以下場景：

   

  • 使用一些應用服務器的熱部署的時候，我們就會遇到熱部署幾次以後發現內存溢出了，這種情況就是因爲每次熱部署的後，原來的class沒有被卸載掉。

  • 如果應用程序本身比較大，涉及的類庫比較多，但是我們分配給持久帶的內存（通過-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize來設置）比較小的時候也可能出現此種問題。

  2）.常量池

  常量池（Runtime Constrant Pool）專門放置源代碼中的符號信息。常量池中除了包含代碼中所定義的各種基本類型（如int、long等等）和對象型（如String及數組）的常量值外，還包含一些以文本形式出現的符號引用，比如：類和接口的全限定名；字段的名稱和描述符；方法的名稱和描述符等。

  當常量池需要的空間大於常量池的實際空間時，也會拋出OutOfMemoryError: PermGen space異常。

  例如，Java中字符串常量是放在常量池中的，String.intern()這個方法運行的時候，會檢查常量池中是否存和本字符串相等的對象，如果存在直接返回對常量池中對象的引用，不存在的話，先把此字符串加入常量池，然後再返回字符串的引用。那麼可以通過String.intern方法來模擬一下運行時常量區的溢出.

   

  4.線程棧

  棧（JVM Stack）存放主要是棧幀( 局部變量表, 操作數棧 , 動態鏈接 , 方法出口信息 )的地方。注意區分棧和棧幀：棧裏包含棧幀。

  與線程棧相關的內存異常有兩個：

  • StackOverflowError(方法調用層次太深，內存不夠新建棧幀)

  • OutOfMemoryError（線程太多，內存不夠新建線程）

  1）.java.lang.StackOverflowError

  棧溢出拋出java.lang.StackOverflowError錯誤，出現此種情況是因爲方法運行的時候，請求新建棧幀時，棧所剩空間小於戰幀所需空間。

  例如，通過遞歸調用方法,不停的產生棧幀,一直把棧空間堆滿,直到拋出異常 ：

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  package com.demo3;   public class OOMTest {     public void stackOverFlowMethod() {         stackOverFlowMethod();     }       public static void main(String... args) {         OOMTest oom = new OOMTest();         oom.stackOverFlowMethod();     } }

  運行結果：

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  Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError     at com.demo3.OOMTest.stackOverFlowMethod(OOMTest.java:5)     at com.demo3.OOMTest.stackOverFlowMethod(OOMTest.java:5)     at com.demo3.OOMTest.stackOverFlowMethod(OOMTest.java:5)     at com.demo3.OOMTest.stackOverFlowMethod(OOMTest.java:5)     at com.demo3.OOMTest.stackOverFlowMethod(OOMTest.java:5)     at com.demo3.OOMTest.stackOverFlowMethod(OOMTest.java:5)     at com.demo3.OOMTest.stackOverFlowMethod(OOMTest.java:5)     at com.demo3.OOMTest.stackOverFlowMethod(OOMTest.java:5)     .....

  2）.java.lang.OutOfMemoryError:unable to create new native thread 

  因爲虛擬機會提供一些參數來保證堆以及方法區的分配，剩下的內存基本都由棧來佔有，而且每個線程都有自己獨立的棧空間(堆,方法區爲線程共有)。所以：

  • 如果你把虛擬機參數Xss調大了,每個線程的佔用的棧空間也就變大了，那麼可以建立的線程數量必然減少

  • 公式：線程棧總可用內存=JVM總內存-（-Xmx的值）- （-XX:MaxPermSize的值）- 程序計數器佔用的內存

  如果-Xmx或者-XX:MaxPermSize太大,那麼留給線程棧可用的空間就越小，在-Xss參數配置的棧容量不變的情況下，可以創建的線程數也就越小。

   

  上述兩種情況都會導致：當創建的線程數太多時，棧內存不夠用來創建新的線程，那麼就會拋出java.lang.OutOfMemoryError:unable to create new native thread 異常。

  PS：由於在window平臺的虛擬機中,java的線程是隱射到操作系統的內核線程上的,所以運行一下產生該異常的代碼時,可能會導致操作系統假死。

   

• 5.聯繫和區別

  如果在一個線程計算過程中不允許有更大的本地方法棧，那麼JVM就拋出StackOverflowError

  如果本地方法棧可以動態地擴展，並且本地方法棧嘗試過擴展了，但是沒有足夠的內容分配給它，再或者沒有足夠的內存爲線程建立初始化本地方法棧，那麼JVM拋出的就是OutOfMemoryError。