java基础知识JVM——OutOfMemoryError演示之6种OOM

缺乏、安全感 2022-12-10 07:05 119阅读 0赞

### =====文章目录===== ###

*  OutOfMemoryError演示
 *   *  第一种，StackOverflowError
     *   *  代码
     *  第二种，Java heap space
     *   *  代码
     *  GC overhead limit exceeded
     *   *  代码
     *  Direct buffer memory
     *   *  代码
     *  OOM—unable to create new native thread
     *  OOM—Metaspace
     *   *  代码
 *  参考资料

# OutOfMemoryError演示 #

## 第一种，StackOverflowError ##

栈满会抛出该错误。无限递归就会导致StackOverflowError，是`java.lang.Throwable`→`java.lang.Error`→`java.lang.VirtualMachineError`下的错误。

### 代码 ###

package jvm;
    
    public class StackOverflowErrorDemo { 
        public static void main(String[] args) { 
            stackOverflowError();
        }
    
        private static void stackOverflowError() { 
            stackOverflowError();
        }
    
    }

输出

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
    	at jvm.StackOverflowErrorDemo.stackOverflowError(StackOverflowErrorDemo.java:9)
    	at jvm.StackOverflowErrorDemo.stackOverflowError(StackOverflowErrorDemo.java:9)

## 第二种，Java heap space ##

栈满会抛出该错误。  
在 `IDEA菜单栏---Run---Edit Configurations ---VM options`填写以下参数

-Xms10m -Xmx10m

最后，右键run运行。

### 代码 ###

package jvm;
    
    import java.util.Random;
    
    //-Xms10m -Xmx10m -XX:MaxDirectMemorySize=5m -XX:+PrintGCDetails
    public class JavaHeapSpaceDemo { 
        public static void main(String[] args) { 
            String str = "adf";
            while (true) { 
                str += str + new Random().nextInt(1111111) + new Random().nextInt(222222);
                str.intern();
            }
        }
    }

输出

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    	at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3332)
    	at java.lang.AbstractStringBuilder.ensureCapacityInternal(AbstractStringBuilder.java:124)
    	at java.lang.AbstractStringBuilder.append(AbstractStringBuilder.java:674)
    	at java.lang.StringBuilder.append(StringBuilder.java:208)
    	at jvm.JavaHeapSpaceDemo.main(JavaHeapSpaceDemo.java:10)

## GC overhead limit exceeded ##

GC回收时间过长时会地出 outofMemroyError。过长的定义是,则过98%的时间用来做GC并且回收了不到2%的堆内  
连续多次GC都只回收了不到2%的极端情况下才会抛出。假如不抛出 GC overhead limit错误会发生什么情况呢?  
那就是GC清理的这么点内存很块会再次填满,道使GC再次执行,这样就形成恶性循坏  
CPU使用率一直是100%,GC却没有任何成果

### 代码 ###

package jvm;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    //-Xms10m -Xmx10m -XX:MaxDirectMemorySize=5m -XX:+PrintGCDetails
    public class GCOverheadDemo { 
        public static void main(String[] args) { 
            int i = 0;
            List<String> list = new ArrayList<>();
            try { 
                while (true) { 
                    list.add(String.valueOf(++i).intern());
                }
            } catch (Exception e) { 
                System.out.println("************i" + i);
                e.printStackTrace();
                throw e;
            }
        }
    }

输出  
![GCOverheadLimit][]  
详细情况

[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2035K->496K(2560K)] 2035K->1020K(9728K), 0.0016816 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
    [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2544K->505K(2560K)] 3068K->2701K(9728K), 0.0024345 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
    [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2553K->512K(2560K)] 4749K->4593K(9728K), 0.0030155 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
    [GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2560K->496K(2560K)] 6641K->6650K(9728K), 0.0037446 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs] 
    [Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 496K->0K(2560K)] [ParOldGen: 6154K->6218K(7168K)] 6650K->6218K(9728K), [Metaspace: 3214K->3214K(1056768K)], 0.0721823 secs] [Times: user=0.27 sys=0.00, real=0.07 secs] 
    [Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 2048K->824K(2560K)] [ParOldGen: 6218K->7020K(7168K)] 8266K->7845K(9728K), [Metaspace: 3214K->3214K(1056768K)], 0.0489867 secs] [Times: user=0.23 sys=0.00, real=0.05 secs] 
    ...
    ...
    [Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 2047K->2047K(2560K)] [ParOldGen: 7061K->7061K(7168K)] 9109K->9109K(9728K), [Metaspace: 3218K->3218K(1056768K)], 0.0330914 secs] [Times: user=0.13 sys=0.00, real=0.03 secs] 
    [Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 2047K->2047K(2560K)] [ParOldGen: 7063K->7063K(7168K)] 9111K->9111K(9728K), [Metaspace: 3218K->3218K(1056768K)], 0.0327293 secs] [Times: user=0.08 sys=0.00, real=0.03 secs] 
    [Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 2047K->2047K(2560K)] [ParOldGen: 7065K->7065K(7168K)] 9113K->9113K(9728K), [Metaspace: 3218K->3218K(1056768K)], 0.0278034 secs] [Times: user=0.20 sys=0.00, real=0.03 secs] 
    [Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 2047K->2047K(2560K)] [ParOldGen: 7067K->7067K(7168K)] 9115K->9115K(9728K), [Metaspace: 3218K->3218K(1056768K)], 0.0292778 secs] [Times: user=0.22 sys=0.00, real=0.03 secs] 
    [Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 2047K->0K(2560K)] [ParOldGen: 7092K->614K(7168K)] 9140K->614K(9728K), [Metaspace: 3249K->3249K(1056768K)], 0.0072447 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs] 
    Heap
     PSYoungGen      total 2560K, used 166K [0x00000000ffd00000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
      eden space 2048K, 8% used [0x00000000ffd00000,0x00000000ffd29ad0,0x00000000fff00000)
      from space 512K, 0% used [0x00000000fff80000,0x00000000fff80000,0x0000000100000000)
      to   space 512K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x00000000fff80000)
     ParOldGen       total 7168K, used 614K [0x00000000ff600000, 0x00000000ffd00000, 0x00000000ffd00000)
      object space 7168K, 8% used [0x00000000ff600000,0x00000000ff699b60,0x00000000ffd00000)
     Metaspace       used 3325K, capacity 4500K, committed 4864K, reserved 1056768K
      class space    used 359K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K
    Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
    	at java.lang.Integer.toString(Integer.java:403)
    	at java.lang.String.valueOf(String.java:3099)
    	at jvm.GCOverheadDemo.main(GCOverheadDemo.java:13)

## Direct buffer memory ##

写NIO程序经常使用 ByteBuffer来读或者写入数据,这是一种基于通道( Channel)与缓冲区( Buffer)的 **I/O**方式,  
它可以使用 Native函数库直接分配堆外内存,然后通过一个存在Java里面 DirectByteBuffer0象作为这块内存的引用进行操作  
这样能在一些场景中显著提高性能,因为避免了在Jva和 Native堆中来回复制数据。  
`ByteBuffer.allocate( capability)`第一种方式是分配W内存,属GC管辖范国,由于需要贝所以速度相较慢  
`ByteBuffer.allocateDirect( capability)`第一种方式是分配OS本地内存,不属GC管接范围,由于下需要内存拷贝所纵速度相对较快  
但如果不断分配本地内存,推内存很少使用,那么W就不需要行GC, DirectByte Buffer对象们就不会被回收,  
时候内存充足,但本地内存可能已经使用光了,再尝试分配本地内存就会出现0ut0 mEmory Error,那程序就直接 崩溃了。

### 代码 ###

package jvm;
    
    import java.nio.ByteBuffer;
    
    //-Xms10m -Xmx10m -XX:MaxDirectMemorySize=5m -XX:+PrintGCDetails
    public class DirectBufferMemoryDemo { 
        public static void main(String[] args) { 
            System.out.println("配置的maxDirectMemory: " 
            + (sun.misc.VM.maxDirectMemory() / (double) 1024 / 1024) + "MB");
            try { 
                Thread.sleep(300);
            } catch (Exception e) { 
                e.printStackTrace();
            }
            ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(6 * 1024 * 1024);
        }
    }

## OOM—unable to create new native thread ##

在高并发应用场景时，如果创建超过了系统默认的最大线程数，就会抛出该异常。Linux单个进程默认不能超过1024个线程。**解决方法**要么降低程序线程数，要么修改系统最大线程数`vim /etc/security/limits.d/90-nproc.conf`。

package jvm;
    
    public class UnableCreateNewThreadDemo { 
        public static void main(String[] args) { 
            for (int i = 0; ; i++) { 
                System.out.println("***********" + i);
                new Thread(() -> { 
                    try { 
                        Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);
                    } catch (InterruptedException e) { 
                        e.printStackTrace();
                    }
                }, "" + i).start();
            }
        }
    }

输出

***********0
    ***********1
    ...
    ...
    ***********47842
    ***********47843
    Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
    	at java.lang.Thread.start0(Native Method)
    	at java.lang.Thread.start(Thread.java:717)
    	at jvm.UnableCreateNewThreadDemo.main(UnableCreateNewThreadDemo.java:13)

## OOM—Metaspace ##

元空间满了就会抛出这个异常。

### 代码 ###

package jvm;
    
    
    import java.lang.reflect.Method;
    
    import org.springframework.cglib.proxy.Enhancer;
    import org.springframework.cglib.proxy.MethodInterceptor;
    import org.springframework.cglib.proxy.MethodProxy;
    
    /** * java 8及之后版本使用Metaspace来代替永久代 * -XX:MetaspaceSize=8m -XX:MaxMetaspaceSize=8m * * 永久代（java8使用Metaspace）存放的信息： * 虚拟机加载的类信息 * 常量池 * 静态变量 * 即时编译后的代 * * 模拟Metaspace空间溢出，我们不断生成类往空间灌，类占据的空间总是会超时Metaspace指定的空间大小的 */
    public class MetaspaceOOMTest { 
    
        static class OOMTest { 
        }
    
        public static void main(String[] args) { 
            int i = 0;
            try { 
                while (true) { 
                    i++;
                    // 使用CGLIB生成代理:
                    // 1.创建核心类:
                    Enhancer enhancer = new Enhancer();
                    // 2.为其设置父类:
                    enhancer.setSuperclass(OOMTest.class);
                    // 3.设置回调:
                    enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() { 
                        @Override
                        public Object intercept(Object object, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy)
                                throws Throwable { 
                            return methodProxy.invokeSuper(object, args);
                        }
                    });
                    enhancer.create();
                }
            } catch (Throwable e) { 
                System.out.println("**********多少次后发生了异常： " + i);
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

输出

"C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_191\bin\java.exe" ...
    Error occurred during initialization of VM
    MaxMetaspaceSize is too small.

报的错误有点不一样，正常来说应该是报这个的，可能是版本不一样吧。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpeGlua3VhbjMyOA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

# 参考资料 #

[OOM之Metaspace][OOM_Metaspace]  
[009. 深入JVM学习—元空间][009. _JVM]

[GCOverheadLimit]: /images/20221123/8786527bcc734d1c8e0e4f393c67a332.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpeGlua3VhbjMyOA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/6bf5102b523b4987bcd42d39c9fc77de.png
[OOM_Metaspace]: https://blog.csdn.net/lixinkuan328/article/details/103649932
[009. _JVM]: https://my.oschina.net/shadowolf/blog/1835120