JVM实战：哪些区域会发生内存溢出？

介绍

在 Java 虚拟机（JVM）中，除了程序计数器不会发生任何 OutOfMemoryError（简称 OOM）之外，其他的运行时数据区域在特定情况下都有可能发生内存溢出

堆溢出

报错信息：java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

原因：堆是 JVM 中最大的一块内存，用来存储对象实例和数组。如果程序不断创建对象，且这些对象一直被强引用（无法被垃圾回收器回收），当堆内存被撑满并达到最大值（-Xmx）时，就会触发堆溢出

常见场景：内存泄漏，一次性从数据库查询了过多的数据

虚拟机栈和本地方法栈溢出

这两块区域负责 Java 方法和本地（Native）方法的调用，主要会发生两种类型的错误

栈溢出（StackOverflowError）

原因：线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度。每个方法调用都会形成一个栈帧，如果栈帧不停地压入栈中而不弹出，就会撑爆栈内存

常见场景：没有出口的递归调用，或者方法调用链路过深

栈内存溢出（OutOfMemoryError）

报错信息：java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread

原因：如果在拓展栈时无法申请到足够的内存，或者操作系统无法再创建新的线程时就会报错。通常是因为操作系统内存不足，或者设置的单个线程栈大小（-Xss）太大，导致能创建的线程总数变少

方法区/元空间溢出

报错信息

JDK 7 及以前（永久代）：java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space JDK 8 及以后（元空间）：java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace

原因：方法区（元空间）用于存储类信息（Class）、常量池、方法数据等。如果运行时加载了大量的类，把这块区域撑满了就会溢出

常见场景：使用了 CGLIB 等字节码增强技术动态生成了大量的类、在 Web 应用中频繁地去 Deploy/Undeploy 导致类加载器无法回收、或者大量使用了 String.intern()（在 JDK 6 及以前字符串常量池在永久代）

运行时常量池溢出

注意点：这取决于 JDK 的版本。

在 JDK 6 及以前，运行时常量池在永久代，如果大量使用 String.intern() 可能会导致 PermGen space 的 OOM

在 JDK 7 及以后，字符串常量池已经被移到了 Java 堆中，因此它引起的溢出会直接表现为 Java heap space 溢出

直接内存溢出

报错信息：java.lang.OutOfMemoryError（通常没有明确的下游提示，或者提示与 Unsafe / ByteBuffer 相关）

原因：直接内存不属于 JVM 运行时数据区，它是通过 NIO 利用 Native 函数库直接分配的堆外内存。它的溢出通常不会向操作系统申请超过物理内存限制的空间，但如果它加上堆内存的总和超过了物理内存限制，就会报错。

常见场景：使用了 Netty、NIO 等频繁进行堆外内存操作的框架，且没有及时释放内存