一、Java堆溢出

内存溢出和内存泄露

内存溢出：指程序运行过程中无法申请到足够的内存而导致的一种错误。内存溢出通常发生于OLD段或Perm段垃圾回收后，仍然无内存空间容纳新的Java对象的情况。

内存泄露：指程序中动态分配内存给一些临时对象，但是对象不会被GC所回收，它始终占用内存。即被分配的对象可达但已无用

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1. package com.weixuan.outofmemory;  
2.   
3. import java.util.ArrayList;  
4. import java.util.List;  
5.   
6. /** 
7.  * -verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 
8.  * -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 
9.  *  
10.  * @author Nicholas 
11.  * Java堆溢出 
12.  * Java 堆用于存储对象实例，只要不断的创建对象，并且保证GC Roots到对象之间有可达路径来避免垃圾回收机制清除这些对象 
13.  * 那么当对象数量到达最大堆的容量限制后就会产生内存溢出异常 
14.  */  
15.   
16. /* 
17.  * -Xms20M : 堆的最小值为20m 
18.  * -Xmx20M : 堆的最大值为20m，最大值和最小值相同，可以避免堆自动扩展 
19.  * -Xmn10M : 新生代大小为10m 
20.  * -XX:+PrintGCDetails : 打印辅助信息 
21.  * -XX:SurvivorRatio=8 : Java 堆中的Eden区与Survivor区的大小比值，设置为8,则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:8,一个Survivor区占整个年轻代的1/10 
22.  * -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError : 当出现内存溢出异常时，dump出当前的内存转储快照信息以便后期分析 
23.  */  
24.   
25. /** 
26.  * 如何处理堆内存溢出？ 
27.  * 通过EMA eclipse memory analyzer 打开堆内存转储文件 
28.  * 首先分清是内存泄露还是内存溢出 
29.  * 如果是内存泄露：通过工具查看泄露对象到GC Roots的引用链，然后找出泄露对象是通过怎样的路径与GC roots 相关联并导致垃圾回收器无法自动回收他们的 
30.  * 如果不存在泄露，也就是说内存中的对象还活着，那就应当检查虚拟机的堆参数 -Xmx -Xms 是否可以适当的调整 
31.  * 
32.  */  
33. public class HeapOOM {  
34.   
35.     static class OOMObject {  
36.   
37.     }  
38.   
39.     public static void main(String[] args) {  
40.         List<OOMObject> list = new ArrayList<HeapOOM.OOMObject>();  
41.         while (true) {  
42.             list.add(new OOMObject());  
43.         }  
44.     }  
45. }  

二、虚拟机栈和本地方法栈溢出

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1. package com.weixuan.outofmemory;  
2.   
3. /** 
4.  * 虚拟机栈和本地方法栈溢出 
5.  * -Xss128k 
6.  * @author Nicholas 
7.  *  在hotspot虚拟机中不区分虚拟机栈和本地方法栈 也就是说 -Xoss参数无效 
8.  *  栈容量只由 -Xss参数设置 
9.  * 
10.  *在单线程情况下，无论是栈帧太大还是虚拟机容量太小，当内存无法分配的时候，都是stackoverflowerror异常 
11.  */  
12.   
13. public class JavaVMStackSOF {  
14.   
15.     private int stacklength = 1;  
16.   
17.     public void stackLeak() {  
18.         stacklength++;  
19.         stackLeak();  
20.     }  
21.   
22.     public static void main(String[] args) {  
23.         JavaVMStackSOF javaVMStackSOF = new JavaVMStackSOF();  
24.   
25.         try {  
26.             javaVMStackSOF.stackLeak();  
27.         } catch (Throwable e) {  
28.             System.out.println("Stack length : " + javaVMStackSOF.stacklength);  
29.             throw e;  
30.         }  
31.     }  
32. }  

三、方法区和运行时常量池溢出

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1. package com.weixuan.outofmemory;  
2.   
3. import java.util.ArrayList;  
4. import java.util.List;  
5.   
6. /** 
7.  * 运行时常量池的内存溢出 
8.  * -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M 
9.  * @author Nicholas 
10.  * Java 8 已经将永久代从方法区移除 
11.  */  
12.   
13. /** 
14.  * intern() 是一个native 方法 
15.  *  如果字符串常量池中已经包含一个等于此string对象的字符串，则返回次string对象的引用 
16.  */  
17. public class RuntimeConstantPoolOOM {  
18.       
19.     public void testIntern() {  
20.         String string1 = new StringBuilder("计算机").append("软件").toString();  
21.         System.out.println(string1==string1.intern());  
22.           
23.         String string2 = new StringBuilder("ja").append("va").toString();  
24.         System.out.println(string2==string2.intern());  
25.     }  
26.   
27.     public static void main(String[] args) {  
28.           
29.         List<String> list = new ArrayList<String>();  
30.   
31.         int i = 0;  
32.         while (true) {  
33.             list.add(String.valueOf(i++).intern());  
34.         }  
35.     }  
36. }  

Java 8 已经将永久代从方法区移除

四、本机直接内存溢出

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1. package com.weixuan.outofmemory;  
2.   
3. import java.lang.reflect.Field;  
4.   
5. import sun.misc.Unsafe;  
6.   
7. /** 
8.  * -Xms20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M 
9.  * @author Nicholas 
10.  * 
11.  */  
12. public class DirectMemoryOOM {  
13.   
14.     private static final int _1MB = 1024 * 1024;  
15.   
16.     public static void main(String[] args) {  
17.         // TODO Auto-generated method stub  
18.         Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];  
19.         unsafeField.setAccessible(true);  
20.         Unsafe unsafe = null;  
21.         try {  
22.             unsafe = (Unsafe) unsafeField.get(null);  
23.         } catch (IllegalArgumentException | IllegalAccessException e) {  
24.             e.printStackTrace();  
25.         }  
26.   
27.         while (true) {  
28.             unsafe.allocateMemory(_1MB);  
29.         }  
30.     }  
31.   
32. }  

五、总结

内存泄露的几种场景：

1、长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用

这是内存泄露最常见的场景，也是代码设计中经常出现的问题。

例如：在全局静态map中缓存局部变量，且没有清空操作，随着时间的推移，这个map会越来越大，造成内存泄露。

2、修改hashset中对象的参数值，且参数是计算哈希值的字段

当一个对象被存储进HashSet集合中以后，就不能修改这个对象中的那些参与计算哈希值的字段，否则对象修改后的哈希值与最初存储进HashSet集合中时的哈希值就不同了，在这种情况下，即使在contains方法使用该对象的当前引用作为参数去HashSet集合中检索对象，也将返回找不到对象的结果，这也会导致无法从HashSet集合中删除当前对象，造成内存泄露。

3、机器的连接数和关闭时间设置

长时间开启非常耗费资源的连接，也会造成内存泄露。

内存溢出的几种情况：

1、堆内存溢出（outOfMemoryError：java heap space）

在jvm规范中，堆中的内存是用来生成对象实例和数组的。

如果细分，堆内存还可以分为年轻代和年老代，年轻代包括一个eden区和两个survivor区。

当生成新对象时，内存的申请过程如下：

a、jvm先尝试在eden区分配新建对象所需的内存；

b、如果内存大小足够，申请结束，否则下一步；

c、jvm启动youngGC，试图将eden区中不活跃的对象释放掉，释放后若Eden空间仍然不足以放入新对象，则试图将部分Eden中活跃对象放入Survivor区；

d、Survivor区被用来作为Eden及old的中间交换区域，当OLD区空间足够时，Survivor区的对象会被移到Old区，否则会被保留在Survivor区；

e、 当OLD区空间不够时，JVM会在OLD区进行full GC；

f、full GC后，若Survivor及OLD区仍然无法存放从Eden复制过来的部分对象，导致JVM无法在Eden区为新对象创建内存区域，则出现”out of memory错误”：

outOfMemoryError：java heap space

2、方法区内存溢出（outOfMemoryError：permgem space）

在jvm规范中，方法区主要存放的是类信息、常量、静态变量等。

所以如果程序加载的类过多，或者使用反射、gclib等这种动态代理生成类的技术，就可能导致该区发生内存溢出，一般该区发生内存溢出时的错误信息为：

outOfMemoryError：permgem space

3、线程栈溢出（java.lang.StackOverflowError）

线程栈时线程独有的一块内存结构，所以线程栈发生问题必定是某个线程运行时产生的错误。

一般线程栈溢出是由于递归太深或方法调用层级过多导致的。

发生栈溢出的错误信息为：

java.lang.StackOverflowError

如何避免内存泄露

1、尽早释放无用对象的引用

2、使用字符串处理，避免使用String，应大量使用StringBuffer，每一个String对象都得独立占用内存一块区域

3、尽量少用静态变量，因为静态变量存放在永久代（方法区），永久代基本不参与垃圾回收

4、避免在循环中创建对象

5、开启大型文件或从数据库一次拿了太多的数据很容易造成内存溢出，所以在这些地方要大概计算一下数据量的最大值是多少，并且设定所需最小及最大的内存空间值。