一 堆內(nèi)存溢出

堆內(nèi)存溢出太常見，大部分人都應(yīng)該能想得到這一點(diǎn)，堆內(nèi)存用來存儲(chǔ)對象實(shí)例，我們只要不停的創(chuàng)建對象，并且保證GC Roots和對象之間有可達(dá)路徑避免垃圾回收，那么在對象數(shù)量超過最大堆的大小限制后很快就能出現(xiàn)這個(gè)異常

寫一段代碼測試一下，設(shè)置堆內(nèi)存大小2M

public class HeapOOM {
    public static void main(String[] args) {
        List<HeapOOM> list = new ArrayList<>();
        while (true) {
            list.add(new HeapOOM());
        }
    }
}

運(yùn)行代碼，很快能看見OOM異常出現(xiàn)，這里的提示是Java heap space堆內(nèi)存溢出

一般的排查方式可以通過設(shè)置-XX: +HeapDumpOnOutOfMemoryError在發(fā)生異常時(shí)dump出當(dāng)前的內(nèi)存轉(zhuǎn)儲(chǔ)快照來分析，分析可以使用Eclipse Memory Analyzer(MAT)來分析，獨(dú)立文件可以在官網(wǎng)下載

另外如果使用的是IDEA的話，可以使用商業(yè)版JProfiler或者開源版本的JVM-Profiler，此外IDEA2018版本之后內(nèi)置了分析工具，包括Flame Graph(火焰圖)和Call Tree(調(diào)用樹)功能

二 方法區(qū)(運(yùn)行時(shí)常量池)和元空間溢出

方法區(qū)和堆一樣，是線程共享的區(qū)域，包含Class文件信息、運(yùn)行時(shí)常量池、常量池，運(yùn)行時(shí)常量池和常量池的主要區(qū)別是具備動(dòng)態(tài)性，也就是不一定非要是在Class文件中的常量池中的內(nèi)容才能進(jìn)入運(yùn)行時(shí)常量池，運(yùn)行期間也可以可以將新的常量放入池中，比如String的intern()方法

我們寫一段代碼驗(yàn)證一下String.intern()，同時(shí)我們設(shè)置-XX:MetaspaceSize=50m -XX:MaxMetaspaceSize=50m 元空間大小。由于我使用的是1.8版本的JDK，而1.8版本之前方法區(qū)存在于永久代(PermGen)，1.8之后取消了永久代的概念，轉(zhuǎn)為元空間(Metaspace)，如果是之前版本可以設(shè)置PermSize MaxPermSize永久代的大小

 private static String str = "test";
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        while (true){
            String str2 = str + str;
            str = str2;
            list.add(str.intern());
        }
}

運(yùn)行代碼，會(huì)發(fā)現(xiàn)代碼報(bào)錯(cuò)

再次修改配置，去除元空間限制，修改堆內(nèi)存大小-Xms20m -Xmx20m，可以看見堆內(nèi)存報(bào)錯(cuò)。

這是為什么呢？

intern()本身是一個(gè)native方法，它的作用是：如果字符串常量池中已經(jīng)包含一個(gè)等 于此String對象的字符串，則返回代表池中這個(gè)字符串的String對象;否則，將此String對象包含的字符串添加到常量池中，并且返回String對象的引用

而在1.7版本之后，字符串常量池已經(jīng)轉(zhuǎn)移到堆區(qū)，所以會(huì)報(bào)出堆內(nèi)存溢出的錯(cuò)誤，如果1.7之前版本的話會(huì)看見PermGen space的報(bào)錯(cuò)

三 直接內(nèi)存溢出

直接內(nèi)存并不是虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)域的一部分，并且不受堆內(nèi)存的限制，但是受到機(jī)器內(nèi)存大小的限制。常見的比如在NIO中可以使用native函數(shù)直接分配堆外內(nèi)存就容易導(dǎo)致OOM的問題

直接內(nèi)存大小可以通過-XX:MaxDirectMemorySize指定，如果不指定，則默認(rèn)與Java 堆最大值-Xmx一樣

由直接內(nèi)存導(dǎo)致的內(nèi)存溢出，一個(gè)明顯的特征是在Dump文件中不會(huì)看見明顯的異常，如果發(fā)現(xiàn)OOM之后Dump文件很小，而程序中又直接或間接使用了NIO，那就可以考慮檢查一下是不是這方面的原因

四 棧內(nèi)存溢出

棧是線程私有，它的生命周期和線程相同。每個(gè)方法在執(zhí)行的同時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀用于存儲(chǔ)局部變量表、操作數(shù)棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息，方法調(diào)用的過程就是棧幀入棧和出棧的過程

在java虛擬機(jī)規(guī)范中，對虛擬機(jī)棧定義了兩種異常：

1.如果線程請求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常

2.如果虛擬機(jī)?？梢詣?dòng)態(tài)擴(kuò)展，并且擴(kuò)展時(shí)無法申請到足夠的內(nèi)存，拋出OutOfMemoryError異常

先寫一段代碼測試一下，設(shè)置-Xss160k，-Xss代表每個(gè)線程的棧內(nèi)存大小

public class StackOOM {
    private int length = 1;

    public void stackTest() {
        System.out.println("stack lenght=" + length);
        length++;
        stackTest();
    }

    public static void main(String[] args) {
        StackOOM test = new StackOOM();
        test.stackTest();
    }
}

測試發(fā)現(xiàn)，單線程下無論怎么設(shè)置參數(shù)都是StackOverflow異常

嘗試把代碼修改為多線程，調(diào)整-Xss2m，因?yàn)闉槊總€(gè)線程分配的內(nèi)存越大，?？臻g可容納的線程數(shù)量越少，越容易產(chǎn)生內(nèi)存溢出。反之，如果內(nèi)存不夠的情況，可以調(diào)小該參數(shù)來達(dá)到支撐更多線程的目的

public class StackOOM {
    private void dontStop() {
        while (true) {
        }
    }

    public void stackLeakByThread() {
        while (true) {
            new Thread(() -> dontStop()).start();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Throwable {
        StackOOM stackOOM = new StackOOM();
        stackOOM.stackLeakByThread();
    }
}