2.4　实战：OutOfMemoryError异常

在Java虚拟机规范的描述中，除了程序计数器外，虚拟机内存的其他几个运行时区域都有发生OutOfMemoryError（下文称OOM）异常的可能，本节将通过若干实例来验证异常发生的场景（代码清单2-3～代码清单2-9的几段简单代码），并且会初步介绍几个与内存相关的最基本的虚拟机参数。

本节内容的目的有两个：第一，通过代码验证Java虚拟机规范中描述的各个运行时区域存储的内容；第二，希望读者在工作中遇到实际的内存溢出异常时，能根据异常的信息快速判断是哪个区域的内存溢出，知道什么样的代码可能会导致这些区域内存溢出，以及出现这些异常后该如何处理。

下文代码的开头都注释了执行时所需要设置的虚拟机启动参数（注释中“VM Args”后面跟着的参数），这些参数对实验的结果有直接影响，读者调试代码的时候千万不要忽略。如果读者使用控制台命令来执行程序，那直接跟在Java命令之后书写就可以。如果读者使用Eclipse IDE，则可以参考图2-4在Debug/Run页签中的设置。

图　2-4　在Eclipse的Debug页签中设置虚拟机参数

下文的代码都是基于Sun公司的HotSpot虚拟机运行的，对于不同公司的不同版本的虚拟机，参数和程序运行的结果可能会有所差别。

2.4.1　Java堆溢出

Java堆用于存储对象实例，只要不断地创建对象，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，那么在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。

代码清单2-3中代码限制Java堆的大小为20MB，不可扩展（将堆的最小值-Xms参数与最大值-Xmx参数设置为一样即可避免堆自动扩展），通过参数-XX：+HeapDumpOnOutOfMemoryError可以让虚拟机在出现内存溢出异常时Dump出当前的内存堆转储快照以便事后进行分析^[1]。

代码清单2-3　Java堆内存溢出异常测试

/**

*VM Args：-Xms20m-Xmx20m-XX：+HeapDumpOnOutOfMemoryError

*@author zzm

*/

public class HeapOOM{

static class OOMObject{

}

public static void main（String[]args）{

List＜OOMObject＞list=new ArrayList＜OOMObject＞（）；

while（true）{

list.add（new OOMObject（））；

}

}

}

运行结果：

java.lang.OutOfMemoryError：Java heap space

Dumping heap to java_pid3404.hprof……

Heap dump file created[22045981 bytes in 0.663 secs]

Java堆内存的OOM异常是实际应用中常见的内存溢出异常情况。当出现Java堆内存溢出时，异常堆栈信息“java.lang.OutOfMemoryError”会跟着进一步提示“Java heap space”。

要解决这个区域的异常，一般的手段是先通过内存映像分析工具（如Eclipse Memory Analyzer）对Dump出来的堆转储快照进行分析，重点是确认内存中的对象是否是必要的，也就是要先分清楚到底是出现了内存泄漏（Memory Leak）还是内存溢出（Memory Overflow）。图2-5显示了使用Eclipse Memory Analyzer打开的堆转储快照文件。

图　2-5　使用Eclipse Memory Analyzer打开的堆转储快照文件

如果是内存泄露，可进一步通过工具查看泄露对象到GC Roots的引用链。于是就能找到泄露对象是通过怎样的路径与GC Roots相关联并导致垃圾收集器无法自动回收它们的。掌握了泄露对象的类型信息及GC Roots引用链的信息，就可以比较准确地定位出泄露代码的位置。

如果不存在泄露，换句话说，就是内存中的对象确实都还必须存活着，那就应当检查虚拟机的堆参数（-Xmx与-Xms），与机器物理内存对比看是否还可以调大，从代码上检查是否存在某些对象生命周期过长、持有状态时间过长的情况，尝试减少程序运行期的内存消耗。

以上是处理Java堆内存问题的简单思路，处理这些问题所需要的知识、工具与经验是后面3章的主题。

[1]关于堆转储快照文件分析方面的内容，可参见第4章。