作為有個java程序員，我想大家對下面出現(xiàn)的這幾個場景并不陌生，倍感親切，深惡痛絕，抓心撓肝，一定會回過頭來問為什么為什么為什么會這樣，嘿嘿，讓我們看一下我們日常在開發(fā)過程中接觸內存溢出的異常：　　

Exception in thread "main" [Full GCjava.lang.OutOfMemoryError: Java heap space at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source)at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source)at java.util.ArrayList.grow(Unknown Source)at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(Unknown Source)at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(Unknown Source)at java.util.ArrayList.add(Unknown Source)at oom.HeapOOM.main(HeapOOM.java:21)　　

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowErrorat java.nio.CharBuffer.arrayOffset(Unknown Source)at sun.nio.cs.UTF_8.updatePositions(Unknown Source)at sun.nio.cs.UTF_8$Encoder.encodeArrayLoop(Unknown Source)at sun.nio.cs.UTF_8$Encoder.encodeLoop(Unknown Source)at java.nio.charset.CharsetEncoder.encode(Unknown Source)at sun.nio.cs.StreamEncoder.implWrite(Unknown Source)at sun.nio.cs.StreamEncoder.write(Unknown Source)at java.io.OutputStreamWriter.write(Unknown Source)at java.io.BufferedWriter.flushBuffer(Unknown Source)at java.io.PrintStream.write(Unknown Source)at java.io.PrintStream.print(Unknown Source)at java.io.PrintStream.println(Unknown Source)

java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryErrorat sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method)at oom.DirectMemoryOOM.main(DirectMemoryOOM.java:23)

　　是不是有大家很熟悉的，遇見這樣的問題解決起來可能不簡單，但是如果現(xiàn)在讓大家寫個程序，故意讓程序出現(xiàn)下面的異常，估計能很快寫出來的也不是很多，這就要求開發(fā)人員對于java內存區(qū)域以及jvm規(guī)范有比較深的了解。

　　既然拋出了異常，首先我們肯定這些都是內存異常，只是內存異常中的不同種類，我們就試著了解一下為什么會出現(xiàn)以上的異常，可以看出有兩種異常狀況：：

　　OutOfMemoryError

　　StackOverflowError

　　其中OutOfMemoryError是在程序無法申請到足夠的內存的時候拋出的異常，StackOverflowError是線程申請的棧深度大于虛擬機所允許的深度所拋出的異常。 可是從上面列出的異常內容也可以看出在OutOfMemoryError類型的一場中也存在這很多異常的可能。這是為什么？以為是在內存的不同結構中出現(xiàn)的錯誤，所以拋出的異常也就形形色色，說道這我們不得不介紹一下java的內存結構，請看下圖（從網上摘的）：

　　

　　在運行時的內存區(qū)域有5個部分，Method Area（方法區(qū)）,Java stack（java 虛擬機棧）,Native MethodStack（本地方法棧），Heap(堆)，Program Counter Regster(程序計數(shù)器)。從圖中看出方法區(qū)和堆用黃色標記，和其他三個區(qū)域的不同點就是，方法區(qū)和堆是線程共享的，所有的運行在jvm上的程序都能訪問這兩個區(qū)域，堆，方法區(qū)和虛擬機的生命周期一樣，隨著虛擬機的啟動而存在，而棧和程序計數(shù)器是依賴用戶線程的啟動和結束而建立和銷毀。

　　Program Counter Regster（程序計數(shù)器）：每一個用戶線程對應一個程序計數(shù)器，用來指示當前線程所執(zhí)行字節(jié)碼的行號。由程序計數(shù)器給文字碼解釋器提供嚇一條要執(zhí)行的字節(jié)碼的的位置。根據jvm規(guī)范，在這個區(qū)域中不會拋出OutOfMemoryError的內存異常。

　　Java stack（java 虛擬機棧）：這個區(qū)域是最容易出現(xiàn)內存異常的區(qū)域，每一個線程對應生成一個線程棧，線程每執(zhí)行一個方法的時候，都會創(chuàng)建一個棧幀，用來存放方法的局部變量表，操作樹棧，動態(tài)連接，方法入口，這和C#是不一樣的，在C#CLR中沒有棧幀的概念，都是在線程棧中通過壓棧和出棧的方式進行數(shù)據的保存。jvm規(guī)范對這個區(qū)域定義了兩種內存異常，OutOfMemoryError，StackOverflowError。

　　Native MethodStack（本地方法棧）：和虛擬機棧一樣，不同的是處理的對象不一樣，虛擬機棧處理java的字節(jié)碼，而本地棧則是處理的Native方法。其他方面一致。

　　Heap(堆)：前面說了堆是所有線程都能訪問的，隨著虛擬機的啟動而存在，這塊區(qū)域很大，因為所有的線程都在這個區(qū)域保存實例化的對象，因為每一個類型中，每個接口實現(xiàn)類需要的內存不一樣，一個方法內的多個分支需要的內存也不盡相同，我們只有在運行的時候才能知道要創(chuàng)建多少對象，需要分配多大的地址空間。GC關注的正是這樣的部分內容，所以很多時候也將堆稱為GC堆。堆中肯定不會拋出StackOverflowError類型的異常，所以只有OutOfMemoryError相關類型的異常。

　　Method Area（方法區(qū)）：用于存放已被虛擬機加載的類信息，常量，靜態(tài)方法，即使編譯后的代碼。同樣只能拋出OutOfMemoryError相關類型的異常。

　　介紹完jvm內存結構中的常見區(qū)域，下面該是和我們主題呼應的時候了，在什么情況下，在那個區(qū)域，如何才能復現(xiàn)開始提到的異常信息？從第一個開始，異常信息的內容為：　　

Exception in thread "main" [Full GCjava.lang.OutOfMemoryError: Java heap space at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source)at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source)at java.util.ArrayList.grow(Unknown Source)at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(Unknown Source)at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(Unknown Source)at java.util.ArrayList.add(Unknown Source)at oom.HeapOOM.main(HeapOOM.java:21)

　　可想而知是在堆中出現(xiàn)的問題，如何重現(xiàn)，由于是在堆中出現(xiàn)這個異常，那么就要處理好，不能被垃圾回收器給回收了，設置一下jvm中堆的最大值（這樣才能夠更快的出現(xiàn)錯誤），設置jvm值的方法是通過-Xms(堆的最小值)，-Xmx(堆的最大值)。下面動手試一下：

package oom;import java.util.ArrayList;
import java.util.List;import testbean.UserBean;/*** * * @author Think* */
public class HeapOOM {static class OOMObject {}public static void main(String[] args) {List<UserBean> users = new ArrayList<UserBean>();while (true) {users.add(new UserBean());}}
}

　　UserBean對象定義如下：　　

package testbean;public class UserBean {String name;int age;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}public UserBean() {super();}}

　　然后在運行的時候設置jvm參數(shù)，如下：

　　

　　運行一下看看結果：　　

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap spaceat java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source)at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source)at java.util.ArrayList.grow(Unknown Source)at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(Unknown Source)at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(Unknown Source)at java.util.ArrayList.add(Unknown Source)at oom.HeapOOM.main(HeapOOM.java:21)

　　成功在java虛擬機堆中溢出。

　　下面看第二個關于棧的異常，內容如下：　　

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowErrorat java.nio.CharBuffer.arrayOffset(Unknown Source)at sun.nio.cs.UTF_8.updatePositions(Unknown Source)at sun.nio.cs.UTF_8$Encoder.encodeArrayLoop(Unknown Source)at sun.nio.cs.UTF_8$Encoder.encodeLoop(Unknown Source)at java.nio.charset.CharsetEncoder.encode(Unknown Source)at sun.nio.cs.StreamEncoder.implWrite(Unknown Source)at sun.nio.cs.StreamEncoder.write(Unknown Source)at java.io.OutputStreamWriter.write(Unknown Source)at java.io.BufferedWriter.flushBuffer(Unknown Source)at java.io.PrintStream.write(Unknown Source)at java.io.PrintStream.print(Unknown Source)at java.io.PrintStream.println(Unknown Source)

　　因為是與棧相關的話，那么我們在重現(xiàn)異常的時候就要相應的將棧內存容量設置的小一些，設置棧大小的方法是設置-Xss參數(shù)，看如下實現(xiàn)：　　

package oom;import testbean.Recursion;/*** * * @author Think* */
public class VMStackOOM { public static void main(String[] args) {Recursion recursion = new Recursion();try {recursion.recursionself();} catch (Throwable e) {System.out.println("current value :" + recursion.currentValue);throw e;}}}

　　Recursion的定義如下：　　

package testbean;public class Recursion {public int currentValue = 0;public void recursionself() {currentValue += 1;recursionself();}
}

　　運行時jvm參數(shù)的設置如下：

　　

　　運行結果如下：　　

current value :999
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowErrorat testbean.Recursion.recursionself(Recursion.java:7)at testbean.Recursion.recursionself(Recursion.java:8)at testbean.Recursion.recursionself(Recursion.java:8)at testbean.Recursion.recursionself(Recursion.java:8)at testbean.Recursion.recursionself(Recursion.java:8)at testbean.Recursion.recursionself(Recursion.java:8)
省略下面的異常信息

　　第三個異常是關于perm的異常內容，我們需要的是設置方法區(qū)的大小，實現(xiàn)方式是通過設置-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize參數(shù)，內容如下：　　

java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

　　如果程序加載的類過多，例如tomcatweb容器，就會出現(xiàn)PermGen space異常，如果我將HeapOOM類的運行時的XX:PermSize設置為2M，如下：

　　

　　那么程序就不會執(zhí)行成功，執(zhí)行的時候出現(xiàn)如下異常：　　

Error occurred during initialization of VM
java.lang.OutOfMemoryError: PermGen spaceat sun.misc.Launcher$ExtClassLoader.getExtClassLoader(Unknown Source)at sun.misc.Launcher.<init>(Unknown Source)at sun.misc.Launcher.<clinit>(Unknown Source)at java.lang.ClassLoader.initSystemClassLoader(Unknown Source)at java.lang.ClassLoader.getSystemClassLoader(Unknown Source)

　　第四個異常估計遇到的人就不多了，是DirectMemory內存相關的，內容如下：　　

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryErrorat sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method)at oom.DirectMemoryOOM.main(DirectMemoryOOM.java:23)

　　DirectMemoruSize可以通過設置 -XX:MaxDirectMemorySize參數(shù)指定容量大小，如果不指定的話，那么就跟堆的最大值一致,下面是代碼實現(xiàn)：　　

package oom;import java.lang.reflect.Field;import sun.misc.Unsafe;/*** * * @author Think* */
public class DirectMemoryOOM {private static final int _1MB = 1024 * 1024;public static void main(String[] args) throws IllegalArgumentException,IllegalAccessException {Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];unsafeField.setAccessible(true);Unsafe unsafe = (Unsafe) unsafeField.get(null);while (true) {unsafe.allocateMemory(_1MB);}}
}

　　運行時設置的jvm參數(shù)如下：

　　

　　很容易就復線了異常信息：　　

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryErrorat sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method)at oom.DirectMemoryOOM.main(DirectMemoryOOM.java:23)

?

總結

以上是生活随笔為你收集整理的从内存溢出看Java 环境中的内存结构的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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