本文主要是介绍JVM探究：全面解析OOM异常，程序人生，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

这里把异常分成两种情况，看似更加严谨，但却存在着一些互相重叠的地方：当栈空间无法继续分配时，到底是内存太小，还是已使用的栈空间太大，其本质上只是对同一件事情的两种描述而已。

定义大量的本地变量，增大此方法帧中本地变量表的长度或者设置-Xss参数减少栈内存容量，这两种操作都会抛出StackOverflowError异常。

/**
 * 虚拟机栈SOF测试
 * <p>
 * -Xss128k */
public class JavaVMStackSOF {
    private int stackLength = 1;

    public 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;
        }
    }

}

运行结果如下，抛出StackOverflowError异常时输出的堆栈深度相应缩小。

所以，如果在单线程的情况下，无论是栈帧太大还是虚拟机栈容量太小，当内存无法再分配的时候，虚拟机抛出的是StackOverflowError异常。

如果在多线程下，不断地建立线程可能会产生OutOfMemoryError异常。

/**
 * 创建线程导致内存溢出异常 注意：windows平台下执行可能会导致系统卡死
 * -Xss2M
 */
public class JavaVMStackOOM {
    private void dontStop(){
         while(true){}
    }
    public void stackLeakByThread(){
        while(true){
            Thread thread = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    dontStop();
                }
            });
            thread.start();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        JavaVMStackOOM oom = new JavaVMStackOOM();
        oom.stackLeakByThread();
    }
}

运行结果如下：

上面代码导致OOM的原因不难理解，操作系统分配给每个进程的内存是有限制的，譬如32位的Windows限制为2GB。虚拟机提供了参数来控制Java堆和方法区的这两部分内存的最大值。剩余的内存为2GB（操作系统限制）减去Xmx（最大堆容量），再减去MaxPermSize（最大方法区容量），程序计数器消耗内存很小，可以忽略掉。如果虚拟机进程本身耗费的内存不计算在内，剩下的内存就由虚拟机栈和本地方法栈“瓜分”了。每个线程分配到的栈容量越大，可以建立的线程数量自然就越少，建立线程时就越容易把剩下的内存耗尽；64位的Windows限制为8TB，理论上是可以创建很多线程的，但是，谁的机器内存有8TB？？所以，在其他系统如Linux，创建多线程时，尽管未达到进程的内存限制，往往也会达到机器的最大内存，导致OOM。

在开发多线程的应用时特别注意，出现StackOverflowError异常时有错误堆栈可以阅读，相对来说，比较容易找到问题的所在。而且，如果使用虚拟机默认参数，栈深度在大多数情况下（因为每个方法压入栈的帧大小并不是一样的，所以只能说在大多数情况下）达到1000～2000完全没有问题，对于正常的方法调用（包括递归），这个深度应该完全够用了。但是，如果是建立过多线程导致的内存溢出，在不能减少线程数或者更换64位虚拟机的情况下，就只能通过减少最大堆和减少栈容量来换取更多的线程。

3. 方法区和运行时常量池溢出

String.intern（）是一个Native方法，它的作用是：如果字符串常量池中已经包含一个等于此String对象的字符串，则返回代表池中这个字符串的String对象；否则，将此String对象包含的字符串添加到常量池中，并且返回此String对象的引用。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 运行时常量池导致的内存溢出异常*/
public class RuntimeConstantPoolOOM {
    public static void main(String[] args) {
        //使用List保持常量池引用，避免Full GC回收常量池行为
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        //10M的PermSize在integer范围内足够产生OOM
        int i = 0;
        while (true){
            list.add(String.valueOf(i++).intern());
        }
    }
}

在JDK 1.6及之前的版本中，由于常量池分配在永久代内，我们可以通过-XX：PermSize和-XX：MaxPermSize限制方法区（HotSpot虚拟机中的永久代）大小，从而间接限制其中常量池的容量。

JDK 1.6通过设置VM参数设置永久代大小 -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M，运行结果如下：

报错信息为永久代溢出，说明JDK1.6时运行时常量池在永久代。

JDK 1.7设置VM参数 -Xmx20m -Xms20m -XX:-UseGCOverheadLimit，这里的-XX:-UseGCOverheadLimit是关闭GC占用时间过长时会报的异常，然后限制堆的大小 -Xmx20m -Xms20m 。

报错信息为堆内存溢出，原因是增加的常量都放到了堆中，所以限制堆内存以后，不断增加常量，导致堆内存溢出。说明JDK1.7时运行时常量池在堆中。

在JDK1.8中测试，设置VM参数 -Xmx20m -Xms20m -XX:-UseGCOverheadLimit，结果和JDK1.7相同。

补充一点：如果在上面的JDK 1.7或者JDK1.8中不通过VM参数 -XX:-UseGCOverheadLimit关闭GC占用时间过长时报的异常，即只设置VM参数 -Xmx20m -Xms20m ，执行结果如下：

并行/并发回收器在GC回收时间过长时会抛出OutOfMemroyError。过长的定义是，超过98%的时间用来做GC并且回收了不到2%的堆内存。用来避免内存过小造成应用不能正常工作。

由此可证明，在JDK1.2 ~ JDK6的实现中，HotSpot使用永久代实现方法区，从JDK7开始Oracle HotSpot开始移除永久代，JDK7中符号表被移动到Native Heap中，字符串常量和类引用被移动到Java Heap中。在JDK8中，字符串常量依然在堆中，“永久代”完全被元空间(Meatspace)所取代。

运行如下一段代码测试String.intern（）的返回引用

public class InternMethodTest {
    public static void main(String[] args) {
        String str1=new StringBuilder("引用").append("测试").toString();
        System.out.println(str1.intern()==str1);

        String str2=new StringBuilder("ja").append("va").toString();
        System.out.println(str2.intern()==str2);
    }
}

这段代码在JDK 1.6中运行，会得到两个false，而在JDK 1.7中运行，会得到一个true和一个false。产生差异的原因是：在JDK 1.6中，intern（）方法会把首次遇到的字符串实例复制到永久代中，返回的也是永久代中这个字符串实例的引用，而由StringBuilder创建的字符串实例在Java堆上，所以必然不是同一个引用，将返回false。而JDK 1.7（以及部分其他虚拟机，例如JRockit）的intern（）实现不会再复制实例，只是在常量池中记录首次出现的实例引用，因此intern（）返回的引用和由StringBuilder创建的那个字符串实例是同一个。对str2比较返回false是因为“java”这个字符串在执行StringBuilder.toString（）之前已经出现过，字符串常量池中已经有它的引用了，不符合“首次出现”的原则，而“计算机软件”这个字符串则是首次出现的，因此返回true。

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。对于这些区域的测试，基本的思路是运行时产生大量的类去填满方法区，直到溢出。

方法区溢出也是一种常见的内存溢出异常，一个类要被垃圾收集器回收掉，判定条件是比较苛刻的。在经常动态生成大量Class的应用中，需要特别注意类的回收状况。这类场景除了上面提到的程序使用了CGLib字节码增强和动态语言之外，常见的还有：大量JSP或动态产生JSP文件的应用（JSP第一次运行时需要编译为Java类）、基于OSGi的应用（即使是同一个类文件，被不同的加载器加载也会视为不同的类）等。

4. 本机直接内存溢出

DirectMemory容量可通过-XX：MaxDirectMemorySize指定，如果不指定，则默认与Java堆最大值（-Xmx指定）一样，下面代码越过了DirectByteBuffer类，直接通过反射获取Unsafe实例进行内存分配（Unsafe类的getUnsafe（）方法限制了只有引导类加载器才会返回实例，也就是设计者希望只有rt.jar中的类才能使用Unsafe的功能）。因为，虽然使用DirectByteBuffer分配内存也会抛出内存溢出异常，但它抛出异常时并没有真正向操作系统申请分配内存，而是通过计算得知内存无法分配，于是手动抛出异常，真正申请分配内存的方法是unsafe.allocateMemory（）。

import sun.misc.Unsafe;
import java.lang.reflect.Field;

/**
 * 使用unsafe分配本机内存
 * -Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M*/
public class DirectMemoryOOM {
    private static final int _1MB = 1024 * 1024;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
        unsafeField.setAccessible(true);


### 最后

做任何事情都要用心，要非常关注细节。看起来不起眼的、繁琐的工作做透了会有意想不到的价值。
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![](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/13465705-f1d56ee8430e8994.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

![](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/13465705-382dec0a501d93a5.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

![](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/13465705-b3a97e78e0df07cf.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

![](https://upload-images.jianshu.io/upload_images/13465705-fd53e9878cd78b71.jpg?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

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