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詳解Java內(nèi)存溢出的幾種情況

 更新時間：2020年06月01日 14:16:26   作者：Forlogen  
這篇文章主要介紹了詳解Java內(nèi)存溢出的幾種情況，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

JVM（Java虛擬機(jī)）是一個抽象的計算模型。就如同一臺真實的機(jī)器，它有自己的指令集和執(zhí)行引擎，可以在運(yùn)行時操控內(nèi)存區(qū)域。目的是為構(gòu)建在其上運(yùn)行的應(yīng)用程序提供一個運(yùn)行環(huán)境。JVM可以解讀指令代碼并與底層進(jìn)行交互：包括操作系統(tǒng)平臺和執(zhí)行指令并管理資源的硬件體系結(jié)構(gòu)。

1. 前言

JVM提供的內(nèi)存管理機(jī)制和自動垃圾回收極大的解放了用戶對于內(nèi)存的管理，大部分情況下不會出現(xiàn)內(nèi)存泄漏和內(nèi)存溢出問題。但是基本不會出現(xiàn)并不等于不會出現(xiàn)，所以掌握J(rèn)ava內(nèi)存模型原理和學(xué)會分析出現(xiàn)的內(nèi)存溢出或內(nèi)存泄漏，對于使用Java的用戶來說仍然十分重要。

Java中內(nèi)存溢出常見于如下的幾種情形：

  • 棧內(nèi)存溢出（StackOverflowError）
  • 堆內(nèi)存溢出（OutOfMemoryError：java heap space）
  • 永久代溢出（OutOfMemoryError：PermGen sapce）
  • ……

不同的內(nèi)存溢出錯誤可能會發(fā)生在內(nèi)存模型的不同區(qū)域，因此，我們需要根據(jù)出現(xiàn)錯誤的代碼具體分析來找出可能導(dǎo)致錯誤發(fā)生的地方，并想辦法進(jìn)行解決。

2. 棧內(nèi)存溢出

棧內(nèi)存可以分為虛擬機(jī)棧（VM Stack）和本地方法棧（Native Method Stack），除了它們分別用于執(zhí)行Java方法（字節(jié)碼）和本地方法，其余部分原理是類似的（以虛擬機(jī)棧為例說明）。Java虛擬機(jī)棧是線程私有的，當(dāng)線程中方法被調(diào)度時，虛擬機(jī)會創(chuàng)建用于保存局部變量表、操作數(shù)棧、動態(tài)連接和方法出口等信息的棧幀（Stack Frame）。

具體來說，當(dāng)線程執(zhí)行某個方法時，JVM會創(chuàng)建棧幀并壓棧，此時剛壓棧的棧幀就成為了當(dāng)前棧幀。如果該方法進(jìn)行遞歸調(diào)用時，JVM每次都會將保存了當(dāng)前方法數(shù)據(jù)的棧幀壓棧，每次棧幀中的數(shù)據(jù)都是對當(dāng)前方法數(shù)據(jù)的一份拷貝。如果遞歸的次數(shù)足夠多，多到棧中棧幀所使用的內(nèi)存超出了棧內(nèi)存的最大容量，此時JVM就會拋出StackOverflowError。

下面我們下一個不斷的遞歸調(diào)用自己的方法，然后執(zhí)行該程序：

public class StackOverflowErrorDemo {
  private static int stackLength = 0;
  public static void main(String[] args) {
    StackOverflowErrorDemo demo = new StackOverflowErrorDemo();
    try {
      demo.pusStack();
    } catch (Throwable e){
      System.out.println("stack length is: " + demo.stackLength);
      throw e;
    }
  }
  public void pusStack(){
      stackLength++;
      pusStack();
  }
}

運(yùn)行程序很快就會拋出異常，異常信息如下所示。從輸出信息中發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)問題的地方就是程序中遞歸調(diào)用方法自身的地方。

stack length is: 20315
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
at OutOfMemoryErrorDemo.StackOverflowErrorDemo.pusStack(StackOverflowErrorDemo.java:16)
at OutOfMemoryErrorDemo.StackOverflowErrorDemo.pusStack(StackOverflowErrorDemo.java:16)
at OutOfMemoryErrorDemo.StackOverflowErrorDemo.pusStack(StackOverflowErrorDemo.java:16)
......

總之，不論是因為棧幀太大還是棧內(nèi)存太小，當(dāng)新的棧幀內(nèi)存無法被分配時，JVM就會拋出StackOverFlowError。通常棧內(nèi)存可以通過設(shè)置-Xss參數(shù)來改變大小。

3. 堆內(nèi)存溢出

堆內(nèi)存的唯一作用就是存放數(shù)組和對象實例，即通過new指令創(chuàng)建的對象，包括數(shù)組和引用類型。堆內(nèi)存溢出又分為兩種情況：

  • 堆內(nèi)存溢出：當(dāng)堆中對象實例所占的內(nèi)存空間超出了堆內(nèi)存的最大容量，JVM就會拋出OutOfMemoryError：java heap space異常
  • 堆內(nèi)存泄露：當(dāng)堆中一些對象不再被引用但垃圾回收器無法識別時，這些未使用的對象就會在堆內(nèi)存空間中無限期存在，不斷的堆積就會造成內(nèi)存泄漏

如果是因為堆內(nèi)存空間太小，可以通過改變-Xmx來進(jìn)行調(diào)整，或者分析程序中對象的生命周期和存儲結(jié)構(gòu)等信息進(jìn)行調(diào)整；如果發(fā)生了內(nèi)存泄漏，則可以先找出導(dǎo)致泄漏發(fā)生的對象是如何被GC ROOT引用起來的，然后通過分析引用鏈找到發(fā)生泄漏的地方。

例如，我們通過-Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError來設(shè)置堆內(nèi)存大小為20M，并且設(shè)定不支持自動擴(kuò)展，同時使用-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError實現(xiàn)當(dāng)異常拋出時Dump出當(dāng)前的內(nèi)存堆轉(zhuǎn)儲快照進(jìn)行分析。

import java.util.ArrayList;

public class HeapOOMDemo {
  static class OOMObject{}

  public static void main(String[] args) {
    ArrayList<OOMObject> list = new ArrayList<>();
    HeapOOMDemo demo = new HeapOOMDemo();
    try {
      while (true) {
        list.add(new OOMObject());
      }
    } catch (Throwable e){
      System.out.println(list.size());
      throw e;
    }
  }
}

運(yùn)行程序一段時間后輸出如下信息：

70091070
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at java.base/java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3721)
at java.base/java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3690)
at java.base/java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:235)
......

到此這篇關(guān)于詳解Java內(nèi)存溢出的幾種情況的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java內(nèi)存溢出內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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