根據Java虛擬機規範，虛擬機記憶體中除過程式計數器之外的運行時數據區域都會發生OutOfMemoryError（OOM），本文將通過實際例子驗證分析各個數據區域OOM的情況。為了更貼近生產，本次所有例子都是通過調用介面觸發，並使用jvisualvm工具監控tomcat記憶體進行分析。 一、Java堆溢 ...
根據Java虛擬機規範，虛擬機記憶體中除過程式計數器之外的運行時數據區域都會發生OutOfMemoryError（OOM），本文將通過實際例子驗證分析各個數據區域OOM的情況。為了更貼近生產，本次所有例子都是通過調用介面觸發，並使用jvisualvm工具監控tomcat記憶體進行分析。
一、Java堆溢出
Java堆主要用於存儲對象和數組實例，只要不斷創建對象或者數組，並且保證CG Roots（垃圾收集器對象）到對象之間有可達路徑來避免垃圾回收機制清除這些對象，在對象數量到達最大堆的限制後就會產生記憶體溢出異常。
java代碼：
static class OOMObject{}; /** * 測試Java堆OOM */ private void testHeapOom(){ List<OOMObject> oomObjects=new ArrayList<>(); int count=0; boolean flag=true; while(flag){ try{ oomObjects.add(new OOMObject()); count++; }catch (Throwable throwable){ flag=false; System.out.println("count="+count); } } }
設置Jvm參數：在tomcat的 catalina.sh 中添加 JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -Xms64M -Xmx128M -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError" 即初始堆記憶體為64M，最大堆記憶體為128M， -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 的含義是當虛擬機記憶體溢出後Dump出當前記憶體堆轉儲快照，這樣可以方便事後分析。
重啟tomcat後，設置jvisualvm連接，在JVM參數中可以看到剛纔添加的參數，表示設置成功：
切換到監控界面，在“堆”監控界面，可以看到堆大小穩定在64M，64即為我們設置的初始堆大小：
接下來，調用介面觸發Java堆OOM，同時監控tomcat日誌以及“堆”監控界面。
tomcat日誌：
tomcat日誌中很清楚地給出提示： java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space （記憶體溢出異常：Java堆空間）。
jvisualvm監控：
從jvisualvm監控可以看到，不斷創建對象需要更多的對空間來存儲對象，當使用的堆到達設置的最大值128M的時候，就觸發了OOM。同時可以看到，在堆記憶體占用到達設置的最大堆記憶體之後，記憶體使用量又急劇下降，這是為什麼呢？這是因為當發生 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 之後，Java虛擬機會對整個Java堆進行Full GC，Full GC使得堆使用量急劇下降。
二、虛擬機棧和本地方法棧溢出
由於在HotSpot中不區分虛擬機棧和本地方法棧，所以對於HotSpot來說，設置 -Xoss （設置本地方法棧大小）是無效的，棧容量只由 -Xss 參數設置。棧溢出測試代碼如下：
private int stackLength=1;
/**
* 測試棧溢出
*/
private void testStackLeak(){
try{
stackLength++;
testStackLeak();
}catch (Throwable e){
System.out.println("stackLength="+stackLength);
e.printStackTrace();
}
}
同時設置JVM參數： -Xss512k ，和第一步一樣，調用介面後觀察tomcat日誌：
可以看到，tomcat日誌列印出了 java.lang.StackOverflowError 的異常，並且棧的深度為2761。
接下來，將 -Xss 大小設置為1M,即設置JVM參數 -Xss1M ,調用介面後，再次觀察tomcat日誌：
可以看到，拋出 java.lang.StackOverflowError 異常的時候，棧的深度達到了7972。通過對比，我們可以很清楚地看到 -Xss 參數的作用：設置每個線程的棧大小，當線程請求的棧深度大於此設置的時候，就會出現 java.lang.StackOverflowError 異常。
三、方法區溢出
在HotSpot中，從jdk8開始，方法區的實現由永久代變更為元空間（MetaSpace），元空間與永久代之間最大的區別在於：元空間並不在虛擬機中，而是使用本地記憶體。理論上取決於32位/64位系統可虛擬的記憶體大小，但也不是無限制的，可以配置參數來進行調整。現在通過代碼來進行測試分析：
（1）新建一個類 TestMetaSpaceClass ，註意該類不包含包名：
public class TestMetaSpaceClass { }
將該類編譯後的class文件放到 /mnt/class 路徑下；
（2）測試方法中不斷載入該類：
try { //準備url URL url = new File("/mnt/class").toURI().toURL(); URL[] urls = {url}; //獲取有關類型載入的JMX介面 ClassLoadingMXBean loadingBean = ManagementFactory.getClassLoadingMXBean(); //用於緩存類載入器 List<ClassLoader> classLoaders = new ArrayList<ClassLoader>(); while (true) { //載入類型並緩存類載入器實例 ClassLoader classLoader = new URLClassLoader(urls); classLoaders.add(classLoader); classLoader.loadClass("TestMetaSpaceClass"); //顯示數量信息（共載入過的類型數目，當前還有效的類型數目，已經被卸載的類型數目） System.out.println("total: " + loadingBean.getTotalLoadedClassCount()); System.out.println("active: " + loadingBean.getLoadedClassCount()); System.out.println("unloaded: " + loadingBean.getUnloadedClassCount()); } } catch (Throwable e) { e.printStackTrace(); }
設置JVM參數 -XX:MetaspaceSize=16M -XX:MaxMetaspaceSize=32M ，調用介面後觀察tomcat日誌以及jvisualvm中Metaspace的變化曲線。
tomcat日誌：
通過tomcat日誌可以看到，拋出了 java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace 的異常，此時總共載入的數目為5382
jvisualvm監控：
通過jvisualvm中Metaspace的監控也可以看到，隨著類的載入，元空間使用量逐漸增加，當超過最大值32M的時候，發生了OOM，接下來，將JVM參數再調大一點，設置為 -XX:MetaspaceSize=16M -XX:MaxMetaspaceSize=48M ，再次調用介面測試：
tomcat日誌：
jvisualvm監控：
從tomcat日誌和jvisualvm監控可以看出，當把參數 -XX:MaxMetaspaceSize 調大以後，可以載入更多的類。
以上分析如有錯誤之處，還請各位指正，謝謝！
