OOM異常類型總結

来源:https://www.cnblogs.com/yywf/p/18130286
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OOM是什麼?英文全稱為 OutOfMemoryError(記憶體溢出錯誤)。當程式發生OOM時,如何去定位導致異常的代碼還是挺麻煩的。 要檢查OOM發生的原因,首先需要瞭解各種OOM情況下會報的異常信息。這樣能縮小排查範圍,再結合異常堆棧、heapDump文件、JVM分析工具和業務代碼來判斷具體是哪 ...


OOM是什麼?英文全稱為 OutOfMemoryError(記憶體溢出錯誤)。當程式發生OOM時,如何去定位導致異常的代碼還是挺麻煩的。
要檢查OOM發生的原因,首先需要瞭解各種OOM情況下會報的異常信息。這樣能縮小排查範圍,再結合異常堆棧、heapDump文件、JVM分析工具和業務代碼來判斷具體是哪些代碼導致的OOM。筆者在此測試並記錄以下幾種OOM情況。

環境準備

  • jdk1.8(HotSpot虛擬機)
  • windows操作系統
  • idea開發工具

在idea上進行測試時,需要瞭解idea執行測試用例如何設置虛擬機參數(VM options)。如下圖所示:

  1. 單擊main方法的啟動圖標,選擇修改運行配置
    image

  2. 打開Add VM options,將JVM參數填在圖示VM options處
    image

堆溢出

Java堆是用來存儲對象實例的,只要不斷的創建對象,並保證對象不被GC回收掉,那麼當對象占用的記憶體達到了最大堆記憶體限制,無法再申請到新的記憶體空間時,就會導致OOM。要讓對象不被回收就需要保證GC Roots引用鏈可以到達該對象,此處採用了List來保持對對象的引用。並且設置參數-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError列印OOM發生時的堆記憶體狀態。代碼如下:

/**
 * VM options: -Xms10m -Xmx10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
 * @author yywf
 * @date 2024/4/11
 */
public class HeapOOMTest {
    public static void main(String[] args) {
        List<Object> list = new LinkedList<>();
        while (true) {
            list.add(new Object());
        }
    }
}

執行結果
image
提示信息為GC overhead limit exceeded。
使用JProfiler打開heapDump文件,可以看到啟動類載入器中的java.util.LinkedList占用了92.3%的堆記憶體
image

字元串常量池溢出

通過String.intern()這個native方法將字元串添加到常量池中。
測試代碼如下:

/**
 * VM options: -Xms2M -Xmx2M
 * @author yywf
 * @date 2024/4/11
 */
public class StringConstantOOMTest {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new LinkedList<>();
        int i = 0;
        while (true) {
            list.add(String.valueOf(i++).intern());
        }
    }
}

執行結果
image

在jdk8中,字元串常量池已經移到了堆中。所以拋出的異常是堆記憶體溢出。

棧溢出

在JVM規範中,棧有虛擬機棧和本地方法棧之分。但在實際的實現中,HotSpot虛擬機是沒有區分虛擬機棧和本地方法棧的。所以對於HotSpot來說,-Xoss(設置本地方法棧大小)參數是無效的,棧容量只能通過-Xss參數設置。

棧深度造成的溢出

在JVM規範中,如果線程請求的棧深度大於虛擬機所允許的最大深度,將拋出StackOverflowError異常。測試代碼如下:

/**
 * VM options: -Xss128k
 * @author yywf
 * @date 2024/4/11
 */
public class StackOOMTest {

    private int stackLength = 1;

    public void stackDeep() {
        stackLength++;
        stackDeep();
    }

    public static void main(String[] args) {
        StackOOMTest test = new StackOOMTest();

        try {
            test.stackDeep();
        } catch (Throwable e) {
            System.out.println("棧深度:" + test.stackLength);
            throw e;
        }
    }
}

執行結果
image

創建線程造成的記憶體溢出

另一種情況,機器的RAM記憶體是固定的,如果不考慮其他程式占用記憶體,那麼RAM就由堆、方法區、程式計數器、虛擬機棧和本地方法棧瓜分。通過不斷的創建線程占滿RAM的記憶體,會導致什麼情況呢?測試代碼:

/**
 * VM options: -Xss10M
 * @author yywf
 * @date 2024/4/11
 */
public class CreateThreadOOMTest {

    public void stackOOMByThread() {
        while (true) {
            Thread thread = new Thread(() -> {
                while (true) {
                    try {
                        Thread.sleep(60000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                }
            });
            thread.start();
        }
    }

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

這裡把棧的大小設置為了10M,也就是說創建一個線程最少需要10M的記憶體。可以更快的出現結果。
執行結果
image

拋出的是OutOfMemoryError。慎用慎用慎用,重要的事情說三遍,本人在測試的時候電腦死機了一會。得虧線上程的run方法中讓線程睡眠了,不然cpu+記憶體雙雙陣亡。

方法區溢出

方法區大小在jdk1.7(包含)以前版本是通過-XX:PermSize-XX:MaxPermSize來設置的。在jdk8的實現叫做元空間(metaspace),通過-XX:MetaspaceSize=10M-XX:MaxMetaspaceSize=10M來設置其大小。
方法區存放的是類的信息,所以在運行時不斷創建類就行。這裡使用CGLib動態代理來生成類,可以添加以下maven依賴來使用CGLib:

<dependency>
    <groupId>org.springframework</groupId>
    <artifactId>spring-core</artifactId>
    <version>5.3.13</version>
</dependency>

測試代碼如下:

/**
 * VM options: -XX:MetaspaceSize=10M -XX:MaxMetaspaceSize=10M
 * @author yywf
 * @date 2024/4/11
 */
public class MetaSpaceOomTest {

    public static void main(String[] args) {
        while (true) {
            Enhancer enhancer = new Enhancer();
            enhancer.setSuperclass(Object.class);
            enhancer.setUseCache(false);
            enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
                @Override
                public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
                    return methodProxy.invokeSuper(o, args);
                }
            });
            enhancer.create();
        }
    }
}

執行結果
image

本機直接記憶體溢出

通過-XX:MaxDirectMemorySize=10M參數設置能申請的DirectMemory大小。如果不設置則預設為java堆的最大值。通過反射獲取Unsafe實例,使用其來申請DirectMemory記憶體。

測試代碼如下:

/**
 * VM options: -Xmx10M -XX:MaxDirectMemorySize=10M
 * @author yywf
 * @date 2024/4/11
 */
public class DirectOOMTest {
    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException {

        Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
        unsafeField.setAccessible(true);
        Unsafe unsafe = (Unsafe) unsafeField.get(null);
        while (true) {
            unsafe.allocateMemory(1048576);
        }
    }
}

執行結果
image


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