原创

JVM实战(29)——模拟栈内存溢出

一、简介

本章,我们将通过示例代码演示Java虚拟机栈区域是如何发生内存溢出的,并根据内存快照进行分析。

我们回顾下栈内存溢出的一个场景:每个线程的栈内存是固定的,如果某个线程不停的无限制调用方法,每次方法调用都会有一个栈帧入栈,此时就会导致线程的栈内存被耗尽。

二、示例程序

2.1 程序源码

package com.ressmix.jvm;

public class Demo2 {
    public static long counter = 0L;

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

    private static void work() {
        System.out.println("第" + ++counter + "次调用work方法");
        work();
    }
}

上述代码非常简单,就是无限制的递归调用work方法。

2.2 JVM参数

我们设置JVM栈内存大小为1MB:-XX:ThreadStackSize=1m,然后执行程序,输出打印日志如下:

第6226次调用work方法
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
    at sun.nio.cs.UTF_8$Encoder.encodeLoop(UTF_8.java:691)
    at java.nio.charset.CharsetEncoder.encode(CharsetEncoder.java:579)
    at sun.nio.cs.StreamEncoder.implWrite(StreamEncoder.java:271)
    at sun.nio.cs.StreamEncoder.write(StreamEncoder.java:125)
    at java.io.OutputStreamWriter.write(OutputStreamWriter.java:207)
    at java.io.BufferedWriter.flushBuffer(BufferedWriter.java:129)
    at java.io.PrintStream.write(PrintStream.java:526)
    at java.io.PrintStream.print(PrintStream.java:669)
    at java.io.PrintStream.println(PrintStream.java:806)
    at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:11)
    at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:12)
    at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:12)
    at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:12)
    at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:12)
    at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:12)
    at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:12)
    at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:12)
    at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:12)
    at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:12)

可以看到,当执行到第5931次递归调用时,发生了栈内存溢出——java.lang.StackOverflowError

三、问题分析

首先明确一点,GC日志和dump快照仅仅对Java堆内存的问题分析有效,就线程的栈内存和栈帧而言,是不存在所谓的GC的。所以,分析栈内存溢出最直接有效的方法就是看程序的本地日志:

at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:11)
at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:12)
at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:12)
at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:12)
at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:12)
at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:12)
at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:12)
at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:12)

程序日志大量报错at com.ressmix.jvm.Demo2.work(Demo2.java:12),其实已经告诉我们了程序的问题所在——无限次调用work方法。

四、总结

本章,我们通过代码示例模拟了栈内存溢出的场景,大家可以看到1MB的栈内存大约可以支撑5000次的递归调用,这个数量已经很高了,一般的方法根本不可能出现连续几千次的调用。所以,栈内存溢出在生产环境是很少出现的,即使有,一般都是程序bug导致的。

我们在给Java虚拟机栈分配内存的时候,要根据JVM的线程数合理分配,一般来说每个线程1MB的栈内存是足够了,剩下的就是合理预估总线程数。基本上,线程主要来自以下几部分:

  • JVM进程自带的一些后台线程
  • 程序依赖的第三方组件创建的后台线程
  • Web容器的工作线程
  • 程序自己创建的一些额外线程

一般来说,一个JVM中上述这些线程总数不会超过1000个,我们以1000个来算,每个线程1MB栈内存,总共分配1G的空间给JVM栈内存就足够了。

正文到此结束
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