在《Java虚拟机规范》的规定里，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异常的可能。 这里通过例子初步了解一些最基本的与自动内存管理子系统相关的HotSpot虚拟机参数，来验证一下OOM的异常。
注意：不同虚拟机，甚至版本不一样，相关的配置可能也会不一样。这里使用 OracleJDK8里的Hotspot虚拟机来做实验。
一、Java堆溢出 1、什么是堆Dump堆Dump是反应Java堆使用情况的内存镜像，其中主要包括系统信息、虚拟机属性、完整的线程Dump、所有类和对象的状态等。 一般在内存不足、GC异常等情况下，我们就会怀疑有内存泄露。这时我们就可以制作堆Dump来查看具体情况。
2、若出现 java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded 异常官方对此的定义：超过98%的时间用来做GC并且回收了不到2%的堆内存时会抛出此异常。
JVM加一个参数：-XX:-UseGCOverheadLimit 禁用这个检查，进一步就是 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space。
1）内存泄漏（Memory Leak）
内存泄漏是指程序在申请内存后，无法释放已申请的内存空间，一次内存泄漏似乎不会有大的影响，但内存泄漏堆积后的后果就是内存溢出。即内存泄漏的堆积最终会导致内存溢出。
2）内存溢出（Memory Overflow）
内存溢出指程序申请内存时，没有足够的内存供申请者使用，或者说，给了你一块存储int类型数据的存储空间，但是你却存储long类型的数据，那么结果就是内存不够用，此时就会报错OOM，即所谓的内存溢出。
4、Java堆溢出实例配置参数说明：
-Xms参数：设置堆的最小值
-Xmx参数：设置对的最大值
-XX: +HeapDumpOnOutOfMemoryError：可以让虚拟机在出现内存溢出异常的时候Dump出当前的内存堆转储快照以便进行事后分析
-XX:HeapDumpPath=${目录}参数：表示生成DUMP文件的路径，也可以指定文件名称，例如：-XX:HeapDumpPath=目录/java_heapdump.hprof。
-XX:-UseGCOverheadLimit参数：禁用限制GC的运行时间检查(生产环境不要动它)。
注意：如果不是内存泄漏，换句话说就是内存中的对象确实都是必须存活的，那就是内存溢出，我们应当检查Java虚拟机的堆参数（-Xmx与-Xms）设置，与机器的内存对比，看看是否有向上调整的合理空间。
实例一：内存泄漏导致内存溢出
//-Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=D:/E/JVM/heap_dump.hprof -XX:-UseGCOverheadLimit
public class HeapDemo {
public static void main(String[] args) {
// 把对象放到集合中，避免GC回收掉
Set set = new HashSet();
while (true) {
set.add(new HeapTest());
}
}
static class HeapTest{}
} 
由于HotSpot虚拟机直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一，因此对于HotSpot来说，-Xoss参数（设置本地方法栈大小）虽然存在，但实际上是没有任何效果的。栈的容量大小只能由-Xss 参数设置。
在《Java虚拟机规范》中，对虚拟机栈和本地方法栈的内存区域规定了两类异常状况：
1. 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常;
2. 如果Java虚拟机栈容量可以动态扩展，当栈扩展时无法申请到足够的内存会抛出OutOfMemoryError异常。
注意：《Java虚拟机规范》明确允许Java虚拟机实现自行选择是否支持栈的动态扩展，HotSpot虚拟机的选择是不支持动态扩展，所以：
在HotSpot虚拟机上是不会由于虚拟机栈无法扩展而导致OutOfMemoryError异常。只要线程申请栈空间成功了就不会有OOM，但是如果申请时就失败，依然会出现OOM异常。
在线程运行时是不会因为扩展而导致内存溢出的，只会因为栈容量无法容纳新的栈帧而导致StackOverflowError异常。
1、栈溢出实例配置参数说明：
-Xss 参数：设置栈的容量大小
-Xoss参数：设置本地方法栈大小（实际上是没有任何效果的）。
实例一：单线程，减少栈容量空间（通过循环方法不停地创建栈帧，栈帧里的局部变量表里放基本类型）或者定义很多局部变量，把栈帧里的局部变量表撑大。
//-Xss128k
public class StackDemo {
private int var = 1;
public void stackLeak(){
var++;
stackLeak();
}
public static void main(String[] args) {
StackDemo stackDemo = new StackDemo();
stackDemo.stackLeak();
}
} 
由于运行时常量池是方法区的一部分（一块内存区域），所以这两个区域的溢出测试可以放到一起进行。
String类的 intern()方法：当调用 intern 方法时，如果常量池已经包含一个等于此 String 对象的字符串（用 equals(Object) 方法确定），则返回池中的字符串。否则，将此 String 对象添加到常量池中，并返回此 String 对象的引用。
1、方法区溢出实例在JDK 6或更早之前的HotSpot虚拟机中，String常量池都是分配在永久代中，我们可以通过-XX:PermSize和-XX: MaxPermSize限制永久代的大小，即可间接限制其中String常量池的容量。
-XX:PermSize参数：设置Perm（俗称方法区/永久代）的最小值
-XX: MaxPermSize参数：设置Perm（俗称方法区/永久代）的最大值
在JDK 8中在永久代移除了，使用元空间来代替。字符串常量池和运行时常量池放在了Java堆里。元空间里只存储类和类加载器的元数据信息了。
-XX：MaxMetaspaceSize：设置元空间最大值，默认是-1，即不限制，或者说只受限于本地内存大小。-XX：MetaspaceSize：指定元空间的初始空间大小，以字节为单位，达到该值就会触发垃圾收集进行类型卸载，同时收集器会对该值进行调整：如果释放了大量的空间，就适当降低该值；如果释放了很少的空间，那么在不超过-XX：MaxMetaspaceSize（如果设置了的话）的情况下，适当提高该值。-XX：MinMetaspaceFreeRatio：作用是在垃圾收集之后控制最小的元空间剩余容量的百分比，可减少因为元空间不足导致的垃圾收集的频率。类似的还有-XX：Max-MetaspaceFreeRatio，用于控制最大的元空间剩余容量的百分比。
实例一：使用JDK 6使用JDK 6用 -XX:PermSize和 -XX: MaxPermSize限制永久代的大小。
//-XX:PermSize=5M -XX:MaxPermSize=5M
public class MethodDemo {
public static void main(String[] args) {
// 使用Set保持着常量池引用，避免Full GC回收常量池行为
Set set = new HashSet();
int i = 0;
while (true) {
System.out.println(i);
set.add(String.valueOf(i++).intern());
}
}
} 
如果使用JDK 7或更高版本的JDK来运行实例一，结果是不会重现JDK 6中的溢出异常，程序会执行下去。
实例二：使用JDK 7+使用JDK 7或更高版本的JDK用 -XX:MetaspaceSize=N -XX:MaxMetaspaceSize=N参数限制元空间容量执行上面代码。
//-XX:MetaspaceSize=5M -XX:MaxMetaspaceSize=5M
public class MethodDemo {
public static void main(String[] args) {
// 使用Set保持着常量池引用，避免Full GC回收常量池行为
Set set = new HashSet();
int i = 0;
while (true) {
System.out.println(i);
set.add(String.valueOf(i++).intern());
}
}
}由于字符串常量池放在了Java堆里，程序会执行下去。
实例三：使用JDK 7+使用JDK 7或更高版本的JDK用-Xms -Xmx参数限制Java堆容量执行上面代码。
//-Xms5M -Xmx5M -XX:-UseGCOverheadLimit
public class MethodDemo {
public static void main(String[] args) {
// 使用Set保持着常量池引用，避免Full GC回收常量池行为
Set set = new HashSet();
int i = 0;
while (true) {
System.out.println(i);
set.add(String.valueOf(i++).intern());
}
}
} 
方法区用于存储已被虚拟机加载的类型信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。
静态常量池主要用于存放两大类常量：字面量和符号引用量。如类名、访问修饰符、常量池、字段描述、方法描述等。
运行时常量池将class文件中的常量池载入到运行时常量池中（内存中），并保存在方法区中。
所以，对于这部分区域的实例，基本的思路是运行时产生大量的类去填满方法区，直到溢出为止。
实例四：使用 CGLIB工具类来操作字节码生成新的类。来填满元空间，直到溢出为止。
//-XX:MetaspaceSize=10M -XX:MaxMetaspaceSize=10M
public class CGlibDemo {
public static void main(String[] args) {
while (true) {
Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(HelloWorld.class);
enhancer.setUseCache(false); //关掉缓存
//不改变HelloWorld源码的基础上，在hello方法前后做增强
enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
@Override
public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
System.out.println("hello方法执行前...");
Object rs = methodProxy.invokeSuper(o, args);
System.out.println("hello方法执行后...");
return rs;
}
});
//动态创建代理类
HelloWorld helloWorld = (HelloWorld) enhancer.create();
helloWorld.hello();
}
}
}
class HelloWorld {
public void hello() {
System.out.println("hello world");
}
} 
直接内存（Direct Memory）并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是《Java虚拟机规范》中定义的内存区域。但是这部分内存也被频繁地使用，而且也可能导致OutOfMemoryError异常出现。
Java和C++语言的一个重要区别就是Java中我们无法直接操作一块内存区域，不能像C++中那样可以自己申请内存和释放内存。但是Java中的Unsafe类为我们提供了类似C++手动管理内存的能力。sun.misc.Unsafe类，一般应用开发者不会用到这个类。
因为虽然使用DirectByteBuffer分配内存也会抛出内存溢出异常，但它抛出异常时并没有真正向操作系统申请分配内存，而是通过计算得知内存无法分配就会在代码里手动抛出溢出异常，真正申请分配内存的方法是Unsafe:allocateMemory()。
参数说明：
-XX:MaxDirectMemorySize参数：设置直接内存的容量大小
JVM堆内存大小可以通过-Xmx来设置，同样的direct ByteBuffer可以通过-XX:MaxDirectMemorySize来设置，此参数的含义是当Direct ByteBuffer分配的堆外内存到达指定大小后，即触发Full GC。注意该值是有上限的，默认是64M，最大为sun.misc.VM.maxDirectMemory()，在程序中中可以获得-XX:MaxDirectMemorySize的设置的值。
实例一：使用unsafe分配本机内存//-Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M
public class DirectMemoryDemo {
private static final int _1MB = 1024 * 1024;
public static void main(String[] args) throws Exception {
//通过反射获得某个类的所有声明的字段，即包括public、private和proteced，但是不包括父类的申明字段。
Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
// 设置可访问权限，可以获取此类的私有成员变量的value
unsafeField.setAccessible(true);
Unsafe unsafe = (Unsafe) unsafeField.get(null);
while(true){
unsafe.allocateMemory(_1MB);
}
}
} 
参考文章：
- 内存泄露与内存溢出：https://blog.csdn.net/qq_37933128/article/details/126969220
- Cglib及其基本使用：https://www.cnblogs.com/xrq730/p/6661692.html
- JVM -XX: 参数介绍：https://blog.csdn.net/xyw591238/article/details/51911394
- JVM源码分析之MetaspaceSize和MaxMetaspaceSize的区别：https://blog.csdn.net/duqi_2009/article/details/102097093
—— Stay Hungry. Stay Foolish. 求知若饥，虚心若愚。
