Java堆,方法区,Java栈和本地方法栈浅析

原创
2016/11/04 11:56
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最近在看《深入理解Java虚拟机》,书中给了几个例子,比较好的说明了几种OOM(OutOfMemory)产生的过程,大部分的程序员在写程序时不会太关注Java运行时数据区域的结构:

感觉有必要通过几个实在的例子来加深对这几个区域的了解

1)Java堆

所有对象的实例分配都在Java堆上分配内存,堆大小由-Xmx和-Xms来调节,sample如下所示:

[java]  view plain copy
  1. public class HeapOOM {  
  2.       
  3.     static class OOMObject{}  
  4.   
  5.     /** 
  6.      * @param args 
  7.      */  
  8.     public static void main(String[] args) {  
  9.         List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();  
  10.           
  11.         while(true){  
  12.             list.add(new OOMObject());  
  13.         }  
  14.     }  
  15.   
  16. }  

加上JVM参数-verbose:gc -Xms10M -Xmx10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError,就能很快报出OOM:

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

并且能自动生成Dump。

2)方法区

方法区是存放虚拟机加载类的相关信息,如类、静态变量和常量,大小由-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize来调节,类太多有可能撑爆永久带:

[java]  view plain copy
  1. public class MethodAreaOOM {  
  2.       
  3.     static class OOMOjbect{}  
  4.   
  5.     /** 
  6.      * @param args 
  7.      */  
  8.     public static void main(String[] args) {  
  9.         // TODO Auto-generated method stub  
  10.         while(true){  
  11.             Enhancer eh = new Enhancer();  
  12.             eh.setSuperclass(OOMOjbect.class);  
  13.             eh.setUseCache(false);  
  14.             eh.setCallback(new MethodInterceptor(){  
  15.   
  16.                 @Override  
  17.                 public Object intercept(Object arg0, Method arg1,  
  18.                         Object[] arg2, MethodProxy arg3) throws Throwable {  
  19.                     // TODO Auto-generated method stub  
  20.                     return arg3.invokeSuper(arg0, arg2);  
  21.                 }  
  22.                   
  23.             });  
  24.             eh.create();  
  25.         }  
  26.     }  
  27.   
  28. }  

加上永久带的JVM参数:-XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M,运行后会报如下异常:

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

静态变量或常量也会有可能撑爆方法区:

[java]  view plain copy
  1. public class ConstantOOM {  
  2.   
  3.     /** 
  4.      * @param args 
  5.      */  
  6.     public static void main(String[] args) {  
  7.         // TODO Auto-generated method stub  
  8.         List<String> list = new ArrayList<String>();  
  9.         int i=0;  
  10.         while(true){  
  11.             list.add(String.valueOf(i++).intern());  
  12.         }  
  13.     }  
  14.   
  15. }  

同样加上JVM参数:-XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M,运行后报如下异常:

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

3)Java栈和本地方法栈

栈是存放线程调用方法时存储局部变量表,操作,方法出口等与方法执行相关的信息,栈大小由Xss来调节,方法调用层次太多会撑爆这个区域,samples如下所示:

[java]  view plain copy
  1. package com.cutesource;  
  2.   
  3. public class StackOOM {  
  4.   
  5.     /** 
  6.      * @param args 
  7.      */  
  8.       
  9.     private int stackLength = 1;  
  10.       
  11.     public void stackLeak(){  
  12.         stackLength++;  
  13.         stackLeak();  
  14.     }  
  15.       
  16.     public static void main(String[] args) throws Throwable{  
  17.         // TODO Auto-generated method stub  
  18.         StackOOM oom = new StackOOM();  
  19.         try{  
  20.             oom.stackLeak();  
  21.         }catch(Throwable err){  
  22.             System.out.println("Stack length:" + oom.stackLength);  
  23.             throw err;  
  24.         }  
  25.           
  26.     }  
  27.   
  28. }  

设置JVM参数:-Xss128k,报出异常:

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError

打印出Stack length:1007,这里可以看出,在我的机器上128k的栈容量能承载深度为1007的方法调用。当然报这样的错很少见,一般只会出现无限循环的递归中,另外,线程太多也会占满栈区域:

[java]  view plain copy
  1. package com.cutesource;  
  2.   
  3. public class StackOOM {  
  4.   
  5.     /** 
  6.      * @param args 
  7.      */  
  8.       
  9.     private int stackLength = 1;  
  10.       
  11.     private void dontStop(){  
  12.         while(true){  
  13.             try{Thread.sleep(1000);}catch(Exception err){}  
  14.         }  
  15.     }  
  16.       
  17.     public void stackLeakByThread(){  
  18.         while(true){  
  19.             Thread t = new Thread(new Runnable(){  
  20.   
  21.                 @Override  
  22.                 public void run() {  
  23.                     // TODO Auto-generated method stub  
  24.                     dontStop();  
  25.                 }  
  26.                   
  27.             });  
  28.             t.start();  
  29.             stackLength++;  
  30.         }  
  31.     }  
  32.       
  33.     public static void main(String[] args) throws Throwable{  
  34.         // TODO Auto-generated method stub  
  35.         StackOOM oom = new StackOOM();  
  36.         try{  
  37.             oom.stackLeakByThread();  
  38.         }catch(Throwable err){  
  39.             System.out.println("Stack length:" + oom.stackLength);  
  40.             throw err;  
  41.         }  
  42.           
  43.     }  
  44.   
  45. }  

报出异常:Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError:unable to create new native thread

不过在windows上运行这个例子要小心,会出现系统假死的情况,有可能需要重启机器才行。

以上几个例子虽然比较简单,但能很好帮助普通的程序员更加直观的了解Java堆方法区Java栈和本地方法栈

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