面試官：哪些場景會產生OOM？怎么解決？

這個面試題是一個朋友在面試的時候碰到的，什么時候會拋出OutOfMemery異常呢？初看好像挺簡單的，其實深究起來考察的是對整個JVM的了解，而且這個問題從網上可以翻到一些亂七八糟的答案，其實在總結下來基本上4個場景可以概括下來。

堆內存溢出

堆內存溢出太常見，大部分人都應該能想得到這一點，堆內存用來存儲對象實例，我們只要不停的創建對象，並且保證GC Roots和對象之間有可達路徑避免垃圾回收，那么在對象數量超過最大堆的大小限制后很快就能出現這個異常。

寫一段代碼測試一下，設置堆內存大小2M。

public class HeapOOM {
    public static void main(String[] args) {
        List<HeapOOM> list = new ArrayList<>();
        while (true) {
            list.add(new HeapOOM());
        }
    }
}

運行代碼，很快能看見OOM異常出現，這里的提示是Java heap space堆內存溢出。

一般的排查方式可以通過設置-XX: +HeapDumpOnOutOfMemoryError在發生異常時dump出當前的內存轉儲快照來分析，分析可以使用Eclipse Memory Analyzer(MAT)來分析，獨立文件可以在官網下載。

另外如果使用的是IDEA的話，可以使用商業版JProfiler或者開源版本的JVM-Profiler，此外IDEA2018版本之后內置了分析工具，包括Flame Graph(火焰圖)和Call Tree(調用樹)功能。

方法區(運行時常量池)和元空間溢出

方法區和堆一樣，是線程共享的區域，包含Class文件信息、運行時常量池、常量池，運行時常量池和常量池的主要區別是具備動態性，也就是不一定非要是在Class文件中的常量池中的內容才能進入運行時常量池，運行期間也可以可以將新的常量放入池中，比如String的intern()方法。

我們寫一段代碼驗證一下String.intern()，同時我們設置-XX:MetaspaceSize=50m -XX:MaxMetaspaceSize=50m 元空間大小。由於我使用的是1.8版本的JDK，而1.8版本之前方法區存在於永久代(PermGen)，1.8之后取消了永久代的概念，轉為元空間(Metaspace)，如果是之前版本可以設置PermSize MaxPermSize永久代的大小。 

private static String str = "test";
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        while (true){
            String str2 = str + str;
            str = str2;
            list.add(str.intern());
        }
}

運行代碼，會發現代碼報錯。

再次修改配置，去除元空間限制，修改堆內存大小-Xms20m -Xmx20m，可以看見堆內存報錯。

這是為什么呢？intern()本身是一個native方法，它的作用是：如果字符串常量池中已經包含一個等 於此String對象的字符串，則返回代表池中這個字符串的String對象;否則，將此String對象包含的字符串添加到常量池中，並且返回String對象的引用。

而在1.7版本之后，字符串常量池已經轉移到堆區，所以會報出堆內存溢出的錯誤，如果1.7之前版本的話會看見PermGen space的報錯。

直接內存溢出

直接內存並不是虛擬機運行時數據區域的一部分，並且不受堆內存的限制，但是受到機器內存大小的限制。常見的比如在NIO中可以使用native函數直接分配堆外內存就容易導致OOM的問題。

直接內存大小可以通過-XX:MaxDirectMemorySize指定，如果不指定，則默認與Java 堆最大值-Xmx一樣。

由直接內存導致的內存溢出，一個明顯的特征是在Dump文件中不會看見明顯的異常，如果發現OOM之后Dump文件很小，而程序中又直接或間接使用了NIO，那就可以考慮檢查一下是不是這方面的原因。

棧內存溢出

棧是線程私有，它的生命周期和線程相同。每個方法在執行的同時都會創建一個棧幀用於存儲局部變量表、操作數棧、動態鏈接、方法出口等信息，方法調用的過程就是棧幀入棧和出棧的過程。

在java虛擬機規范中，對虛擬機棧定義了兩種異常：

1. 如果線程請求的棧深度大於虛擬機所允許的深度，將拋出StackOverflowError異常
2. 如果虛擬機棧可以動態擴展，並且擴展時無法申請到足夠的內存，拋出OutOfMemoryError異常

先寫一段代碼測試一下，設置-Xss160k，-Xss代表每個線程的棧內存大小

public class StackOOM {
    private int length = 1;

    public void stackTest() {
        System.out.println("stack lenght=" + length);
        length++;
        stackTest();
    }

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

測試發現，單線程下無論怎么設置參數都是StackOverflow異常。

嘗試把代碼修改為多線程，調整-Xss2m，因為為每個線程分配的內存越大，棧空間可容納的線程數量越少，越容易產生內存溢出。反之，如果內存不夠的情況，可以調小該參數來達到支撐更多線程的目的。

public class StackOOM {
    private void dontStop() {
        while (true) {
        }
    }

    public void stackLeakByThread() {
        while (true) {
            new Thread(() -> dontStop()).start();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Throwable {
        StackOOM stackOOM = new StackOOM();
        stackOOM.stackLeakByThread();
    }
}