在 java 开发中,内存溢出异常是影响程序稳定性的关键问题。了解其原理和应对方法,对开发者至关重要。
一、java 堆溢出
原理
java 堆用于存储对象实例。不断创建对象,且阻止垃圾回收器回收,对象数量超出堆容量时,就会引发堆溢出。
示例代码
// vm args: -xmx20m -xms20m -xx:+heapdumponoutofmemoryerror public class heapoom { static class oomobject {} public static void main(string[] args) { list<oomobject> list = new arraylist<>(); while (true) { list.add(new oomobject()); } } }
解决思路
- 利用内存映像分析工具(如 eclipse memory analyzer )分析堆转储快照。
- 区分内存泄漏和内存溢出:若存在无用对象长期占用内存,是内存泄漏;若对象都有用但堆空间不足,可调整堆参数(-xmx 与 - xms ),并优化代码减少内存占用。
二、虚拟机栈和本地方法栈溢出
原理
- 线程请求栈深度超虚拟机允许值,抛出
stackoverflowerror
。 - 虚拟机栈若支持动态扩展,扩展时内存申请失败,抛出
outofmemoryerror
(hotspot 不支持栈动态扩展 )。
示例代码
测试stackoverflowerror
// vm args: -xss128k public class javavmstacksof { private int stacklength = 1; public void stackleak() { stacklength++; stackleak(); } public static void main(string[] args) throws throwable { javavmstacksof oom = new javavmstacksof(); try { oom.stackleak(); } catch (exception e) { system.out.println("stack length:" + oom.stacklength); throw e; } } }
测试大量线程导致内存溢出
// vm args: -xss2m public class javavmstackoom { private void dontstop() { while (true) {} } public void stackleakbythread() { while (true) { thread thread = new thread(() -> dontstop()); thread.start(); } } public static void main(string[] args) throws throwable { javavmstackoom oom = new javavmstackoom(); oom.stackleakbythread(); } }
解决思路
- 出现
stackoverflowerror
时,可根据错误堆栈分析递归调用等问题代码。 - 对于大量线程导致的内存溢出,可减少线程数量、调整栈内存大小(-xss ),或升级 64 位虚拟机以获取更多内存。
三、方法区和运行时常量池溢出
原理
- 方法区存储类信息、常量池等。运行时动态生成大量类(如使用 cglib ),会耗尽方法区空间。
- 运行时常量池是方法区一部分,字符串操作(如
string.intern()
)不当,可能导致常量池溢出。
示例代码
方法区溢出测试(借助 cglib )
// vm args: -xx:permsize=10m -xx:maxpermsize=10m import net.sf.cglib.proxy.enhancer; import net.sf.cglib.proxy.methodinterceptor; import net.sf.cglib.proxy.methodproxy; public class javamethodareaoom { static class oomobject {} public static void main(string[] args) { while (true) { enhancer enhancer = new enhancer(); enhancer.setsuperclass(oomobject.class); enhancer.setusecache(false); enhancer.setcallback(new methodinterceptor() { @override public object intercept(object obj, java.lang.reflect.method method, object[] args, methodproxy proxy) throws throwable { return proxy.invokesuper(obj, args); } }); enhancer.create(); } } }
运行时常量池溢出测试(string.intern()
)
// jdk 6 运行:-xx:permsize=6m -xx:maxpermsize=6m // jdk 7及以上运行:-xmx6m public class runtimeconstantpooloom { public static void main(string[] args) { string str1 = new stringbuilder("计算机").append("软件").tostring(); system.out.println(str1.intern() == str1); string str2 = new stringbuilder("ja").append("va").tostring(); system.out.println(str2.intern() == str2); } }
解决思路
- 方法区溢出时,调整方法区相关参数(如 jdk 8 前的 - xx:permsize 和 - xx:maxpermsize ,jdk 8 及以后的 - xx:metaspacesize 等 ),优化代码减少动态类生成。
- 针对常量池溢出,合理使用
string.intern()
方法,避免无意义的字符串入池操作。
四、直接内存溢出
原理
直接内存容量由-xx:maxdirectmemorysize
参数控制,默认与 java 堆最大值相同。直接或间接使用directbytebuffer
、unsafe
等分配内存超出限制,会引发溢出。
示例代码
// vm args: -xmx20m -xx:maxdirectmemorysize=10m import sun.misc.unsafe; import java.lang.reflect.field; public class directmemoryoom { private static final int _1mb = 1024 * 1024; public static void main(string[] args) throws exception { field unsafefield = unsafe.class.getdeclaredfields()[0]; unsafefield.setaccessible(true); unsafe unsafe = (unsafe) unsafefield.get(null); while (true) { unsafe.allocatememory(_1mb); } } }
解决思路
- 合理设置
-xx:maxdirectmemorysize
参数。 - 排查代码中直接内存分配操作,如 nio 相关代码,确保内存分配合理。
ld.get(null); while (true) { unsafe.allocatememory(_1mb); } } }
解决思路
- 合理设置`-xx:maxdirectmemorysize` 参数。
- 排查代码中直接内存分配操作,如 nio 相关代码,确保内存分配合理。
通过深入理解 java 内存溢出异常原理,结合具体代码示例和解决思路,开发者能更好地定位和解决内存问题,保障 java 程序稳定运行。
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