我知道每个对象都需要堆内存,堆栈上的每个原语/引用都需要堆栈内存。

当我试图在堆上创建一个对象,而内存不足时,JVM会在堆上创建一个java.lang.OutOfMemoryError,并将它抛出给我。

因此,这意味着JVM在启动时保留了一些内存。

当这个保留内存用完(它肯定会用完,请阅读下面的讨论)并且JVM在堆上没有足够的内存来创建java.lang.OutOfMemoryError实例时会发生什么?

它只是挂着吗?或者他会给我一个空,因为没有内存新的OOM实例?

try {
    Object o = new Object();
    // and operations which require memory (well.. that's like everything)
} catch (java.lang.OutOfMemoryError e) {
    // JVM had insufficient memory to create an instance of java.lang.OutOfMemoryError to throw to us
    // what next? hangs here, stuck forever?
    // or would the machine decide to throw us a "null" ? (since it doesn't have memory to throw us anything more useful than a null)
    e.printStackTrace(); // e.printStackTrace() requires memory too.. =X
}

==

为什么JVM不能预留足够的内存?

无论保留了多少内存,如果JVM没有办法“回收”内存,仍然有可能用完内存:

try {
    Object o = new Object();
} catch (java.lang.OutOfMemoryError e) {
    // JVM had 100 units of "spare memory". 1 is used to create this OOM.
    try {
        e.printStackTrace();
    } catch (java.lang.OutOfMemoryError e2) {
        // JVM had 99 units of "spare memory". 1 is used to create this OOM.
        try {
            e.printStackTrace();
        } catch (java.lang.OutOfMemoryError e3) {
            // JVM had 98 units of "spare memory". 1 is used to create this OOM.
            try {
                e.printStackTrace();
            } catch (java.lang.OutOfMemoryError e4) {
                // JVM had 97 units of "spare memory". 1 is used to create this OOM.
                try {
                    e.printStackTrace();
                } catch (java.lang.OutOfMemoryError e5) {
                    // JVM had 96 units of "spare memory". 1 is used to create this OOM.
                    try {
                        e.printStackTrace();
                    } catch (java.lang.OutOfMemoryError e6) {
                        // JVM had 95 units of "spare memory". 1 is used to create this OOM.
                        e.printStackTrace();
                        //........the JVM can't have infinite reserved memory, he's going to run out in the end
                    }
                }
            }
        }
    }
}

或者更简洁地说:

private void OnOOM(java.lang.OutOfMemoryError e) {
    try {
        e.printStackTrace();
    } catch (java.lang.OutOfMemoryError e2) {
        OnOOM(e2);
    }
}

当前回答

有趣的问题:-)。虽然其他人已经给出了很好的理论方面的解释,我决定尝试一下。这是在Oracle JDK 1.6.0_26, Windows 7 64位。

测试设置

我写了一个简单的程序来耗尽内存(见下文)。

程序只是创建一个静态的java.util。列表,并不断向其中填充新的字符串,直到抛出OOM。然后它捕获它,并继续在一个无休止的循环中填充(可怜的JVM…)

测试结果

从输出中可以看到,抛出OOME的前四次都带有堆栈跟踪。在此之后,如果调用printStackTrace(),后续oome只打印Java .lang. outofmemoryerror: Java堆空间。

因此,JVM显然会尽可能地输出堆栈跟踪,但如果内存非常紧张,它就会像其他答案所建议的那样忽略跟踪。

同样有趣的是OOME的哈希代码。注意,前几个OOME都有不同的哈希值。一旦JVM开始省略堆栈跟踪,散列总是相同的。这表明JVM将使用fresh(预分配?)尽可能长地使用OOME实例,但如果出现紧急情况,它将重用相同的实例,而不是没有任何可抛出的实例。

输出

注意:我截断了一些堆栈跟踪,以使输出更容易阅读(“[…]”)。

iteration 0
iteration 100000
iteration 200000
iteration 300000
iteration 400000
iteration 500000
iteration 600000
iteration 700000
iteration 800000
iteration 900000
iteration 1000000
iteration 1100000
iteration 1200000
iteration 1300000
iteration 1400000
iteration 1500000
Ouch: java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space; hash: 1069480624
Keep on trying...
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source)
    at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source)
    at java.util.ArrayList.ensureCapacity(Unknown Source)
    at java.util.ArrayList.add(Unknown Source)
    at testsl.Div.gobbleUpMemory(Div.java:23)
    at testsl.Div.exhaustMemory(Div.java:12)
    at testsl.Div.main(Div.java:7)
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source)
[...]
Ouch: java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space; hash: 616699029
Keep on trying...
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source)
[...]
Ouch: java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space; hash: 2136955031
Keep on trying...
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source)
[...]
Ouch: java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space; hash: 1535562945
Keep on trying...
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Ouch: java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space; hash: 1734048134
Keep on trying...
Ouch: java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space; hash: 1734048134
Keep on trying...
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Ouch: java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space; hash: 1734048134
Keep on trying...
[...]

这个项目

public class Div{
    static java.util.List<String> list = new java.util.ArrayList<String>();

    public static void main(String[] args) {
        exhaustMemory();
    }

    private static void exhaustMemory() {
        try {
            gobbleUpMemory();
        } catch (OutOfMemoryError e) {
            System.out.println("Ouch: " + e+"; hash: "+e.hashCode());
            e.printStackTrace();
            System.out.println("Keep on trying...");
            exhaustMemory();
        }
    }

    private static void gobbleUpMemory() {
        for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
            list.add(new String("some random long string; use constructor to force new instance"));
            if (i % 10000000== 0) {
                System.out.println("iteration "+i);
            }
        }

    }
}

其他回答

摘自JVM规范第3.5.2章:

如果可以动态扩展Java虚拟机堆栈,并且尝试进行扩展,但可用的内存不足,或者可用的内存不足,无法为新线程创建初始Java虚拟机堆栈,则Java虚拟机抛出OutOfMemoryError异常。

每个Java虚拟机都必须保证抛出OutOfMemoryError错误。这意味着,即使没有堆空间,它也必须能够创建OutOfMemoryError的实例(或预先创建一个)。

虽然它不需要保证有足够的内存来捕获它并打印一个漂亮的堆栈跟踪…

除了

您添加了一些代码来表明,如果JVM必须抛出多个OutOfMemoryError,那么它可能会耗尽堆空间。但是这样的实现会违反上面的要求。

抛出的OutOfMemoryError实例不要求是唯一的或按需创建的。JVM可以在启动期间准备一个OutOfMemoryError实例,并在耗尽堆空间时抛出这个实例——在正常环境中只有一次。换句话说:我们看到的OutOfMemoryError实例可能是一个单例。

我非常确定,JVM将绝对确保它至少有足够的内存在内存耗尽之前抛出异常。

JVM将预先分配OutOfMemoryErrors的答案确实是正确的。 除了通过触发内存不足的情况来测试这一点之外,我们还可以检查任何JVM的堆(我使用了一个只进行睡眠的小程序,使用Java 8 update 31中的Oracle Hotspot JVM运行它)。

使用jmap,我们看到似乎有9个OutOfMemoryError的实例(即使我们有足够的内存):

> jmap -histo 12103 | grep OutOfMemoryError
 71:             9            288  java.lang.OutOfMemoryError
170:             1             32  [Ljava.lang.OutOfMemoryError;

然后我们可以生成一个堆转储:

> jmap -dump:format=b,file=heap.hprof 12315

并使用Eclipse内存分析器打开它,其中OQL查询显示JVM实际上似乎为所有可能的消息预分配OutOfMemoryErrors:

Java 8 Hotspot JVM的代码可以在这里找到,看起来像这样(有些部分被省略了):

...
// Setup preallocated OutOfMemoryError errors
k = SystemDictionary::resolve_or_fail(vmSymbols::java_lang_OutOfMemoryError(), true, CHECK_false);
k_h = instanceKlassHandle(THREAD, k);
Universe::_out_of_memory_error_java_heap = k_h->allocate_instance(CHECK_false);
Universe::_out_of_memory_error_metaspace = k_h->allocate_instance(CHECK_false);
Universe::_out_of_memory_error_class_metaspace = k_h->allocate_instance(CHECK_false);
Universe::_out_of_memory_error_array_size = k_h->allocate_instance(CHECK_false);
Universe::_out_of_memory_error_gc_overhead_limit =
  k_h->allocate_instance(CHECK_false);

...

if (!DumpSharedSpaces) {
  // These are the only Java fields that are currently set during shared space dumping.
  // We prefer to not handle this generally, so we always reinitialize these detail messages.
  Handle msg = java_lang_String::create_from_str("Java heap space", CHECK_false);
  java_lang_Throwable::set_message(Universe::_out_of_memory_error_java_heap, msg());

  msg = java_lang_String::create_from_str("Metaspace", CHECK_false);
  java_lang_Throwable::set_message(Universe::_out_of_memory_error_metaspace, msg());
  msg = java_lang_String::create_from_str("Compressed class space", CHECK_false);
  java_lang_Throwable::set_message(Universe::_out_of_memory_error_class_metaspace, msg());

  msg = java_lang_String::create_from_str("Requested array size exceeds VM limit", CHECK_false);
  java_lang_Throwable::set_message(Universe::_out_of_memory_error_array_size, msg());

  msg = java_lang_String::create_from_str("GC overhead limit exceeded", CHECK_false);
  java_lang_Throwable::set_message(Universe::_out_of_memory_error_gc_overhead_limit, msg());

  msg = java_lang_String::create_from_str("/ by zero", CHECK_false);
  java_lang_Throwable::set_message(Universe::_arithmetic_exception_instance, msg());

  // Setup the array of errors that have preallocated backtrace
  k = Universe::_out_of_memory_error_java_heap->klass();
  assert(k->name() == vmSymbols::java_lang_OutOfMemoryError(), "should be out of memory error");
  k_h = instanceKlassHandle(THREAD, k);

  int len = (StackTraceInThrowable) ? (int)PreallocatedOutOfMemoryErrorCount : 0;
  Universe::_preallocated_out_of_memory_error_array = oopFactory::new_objArray(k_h(), len, CHECK_false);
  for (int i=0; i<len; i++) {
    oop err = k_h->allocate_instance(CHECK_false);
    Handle err_h = Handle(THREAD, err);
    java_lang_Throwable::allocate_backtrace(err_h, CHECK_false);
    Universe::preallocated_out_of_memory_errors()->obj_at_put(i, err_h());
  }
  Universe::_preallocated_out_of_memory_error_avail_count = (jint)len;
}
...

这段代码表明JVM将首先尝试使用一个预先分配的有堆栈跟踪空间的错误,然后退回到一个没有堆栈跟踪的错误:

oop Universe::gen_out_of_memory_error(oop default_err) {
  // generate an out of memory error:
  // - if there is a preallocated error with backtrace available then return it wth
  //   a filled in stack trace.
  // - if there are no preallocated errors with backtrace available then return
  //   an error without backtrace.
  int next;
  if (_preallocated_out_of_memory_error_avail_count > 0) {
    next = (int)Atomic::add(-1, &_preallocated_out_of_memory_error_avail_count);
    assert(next < (int)PreallocatedOutOfMemoryErrorCount, "avail count is corrupt");
  } else {
    next = -1;
  }
  if (next < 0) {
    // all preallocated errors have been used.
    // return default
    return default_err;
  } else {
    // get the error object at the slot and set set it to NULL so that the
    // array isn't keeping it alive anymore.
    oop exc = preallocated_out_of_memory_errors()->obj_at(next);
    assert(exc != NULL, "slot has been used already");
    preallocated_out_of_memory_errors()->obj_at_put(next, NULL);

    // use the message from the default error
    oop msg = java_lang_Throwable::message(default_err);
    assert(msg != NULL, "no message");
    java_lang_Throwable::set_message(exc, msg);

    // populate the stack trace and return it.
    java_lang_Throwable::fill_in_stack_trace_of_preallocated_backtrace(exc);
    return exc;
  }
}

上次我使用Java并使用调试器时,堆检查器显示JVM在启动时分配了OutOfMemoryError实例。换句话说,它在程序有机会开始使用(更不用说耗尽)内存之前分配对象。

JVM从来不会真正耗尽内存。它提前对堆堆栈进行内存计算。

JVM的结构,第3章,第3.5.2节说明:

如果Java虚拟机堆栈可以动态扩展,并且尝试扩展但可用内存不足 以影响扩展,或如果内存不足,可以作出 可用来创建一个新的初始Java虚拟机堆栈 线程时,Java虚拟机抛出OutOfMemoryError错误。

对于堆,请参见章节3.5.3。

如果计算需要的堆比自动存储管理系统(Java虚拟机)所能提供的多 抛出一个OutOfMemoryError。

在分配对象之前,它会提前进行计算。


JVM尝试为内存中称为永久生成区域(或PermSpace)的对象分配内存。如果分配失败(即使在JVM调用垃圾收集器尝试&分配空闲空间之后),它会抛出OutOfMemoryError。即使异常也需要内存空间,因此错误将被无限期地抛出。

进一步阅读。此外,OutOfMemoryError可能发生在不同的JVM结构中。