一次OutOfMemoryError异常的分析

为什么我给JVM分配的堆已经足够大了，但在给一个数据结构分配内存的时候却抛出了OutOfMemoryError异常?这是我最近面临的一个问题。
看了下开发人员这段代码到底是干什么的并且再三确认了通过-Xmx参数给JVM设置的堆大小之后，看样子问题确实是有点诡异了。
通常来说，想弄清楚一个问题的最好方式就是通过一个实例来进行说明。这里我创建一个小的测试用例(由于我本机的JVM最大只能分配1444m内存，因此我将测试int的数组大小改小了)：

java">class ArraySize {
	public static void main(String... args) {
		int[] array = new int[175 * 1024 * 1024];
	}
}

代码很简单——它要做的就是分配一个175M大小的数组。现在你想下，Java的int类型需要4个字节，那如果用个1G大小的堆来运行这个程序应该就没问题了。毕竟10亿个整型数值也就占用4G内存而已。那为什么我执行这段代码的时候会出现下面的结果？

在增加堆的大小之前(事实上，如果使用-Xmx1444m来运行上述程序就没问题了)，我们先来看下为什么出现的不是我们预期的结果。

首先，int类型在Java的确是占用4个字节。因此这并不是我们的JVM在晚上突然发疯了。而且我还可以很确定地告诉你，我的计算也没有问题——175*1024*1024个整型的确是需要734,003,200字节(700M)，不到1G内存。
想知道发生了什么，我们先使用–XX:+PrintGCDetails参数把GC的日志打开之后再运行一遍这个程序看看：

答案现在一目了然：尽管我们总的堆大小是足够的，但堆中没有一个单独的区域能容下700M的对象。我们这个1G的堆被划分成了四个不同的区域，它们的大小分别是：
- Eden区：273.0625M（279616K）
- Survivor区(包括from区及to区)：分别是34.125M（34944K）
- 老生代：682.6875M（699072K）
现在，请记住了，对象只能在一个独立的区中进行分配，而现在我们看到，这个程序是不可能了——没有任何一个区能有足够的空间来满足这个单次的700M内存的分配。
因此，我们只能寄希望于增加堆的大小了吗？尽管我们已经多提供了差不多50%的内存——为一个700M大小的数据结构提供了一个1G的堆？先别着急——还有另一个解决方案。你可以设置内存中不同的区域的大小。但这并不是你想像的那么简单明了，你需要对启动配置做两点小的改动。在运行这段相同的程序时，得多增加两个额外的参数：

这样程序就能完成它的使命也不会抛出OutOfMemoryError了。启动时加上-XX:+PrintGCDetails参数的话可以印证这一点：

我们可以看到，各个区的大小的确是我们想要的：
- 新生代的总大小是900M，确如-XX:NewSize=900M(768000K+76800K+76800K=921600K=900M)所指定的那样
- Eden区是Survior区的10倍，正如我们通过-XX:SurvivorRatio=10参数指定的那样
注意，在这个例子中，两个参数都是必须的。如果你只指定了-XX:NewSize=900m的话，新生代划分成eden和survivor区的结果就没有一个能大于700m的区域了。

译文作者注（说明：译文作者和原文作者用的测试的数据大小与我上面的不同，他们的是：int[] array = new int[1024*1024*1024]; ）：

My Precious:bin me$ java –Xms6g -Xmx6g -XX:+PrintGCDetails eu.plumbr.demo.ArraySize

-- cut for brevity --

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at eu.plumbr.demo.ArraySize.main(ArraySize.java:6)

Heap
 PSYoungGen      total 1835008K, used 125829K [0x0000000780000000, 0x0000000800000000, 0x0000000800000000)
  eden space 1572864K, 8% used [0x0000000780000000,0x0000000787ae15a8,0x00000007e0000000)
  from space 262144K, 0% used [0x00000007e0000000,0x00000007e0000000,0x00000007f0000000)
  to   space 262144K, 0% used [0x00000007f0000000,0x00000007f0000000,0x0000000800000000)
 ParOldGen       total 4194304K, used 229K [0x0000000680000000, 0x0000000780000000, 0x0000000780000000)
  object space 4194304K, 0% used [0x0000000680000000,0x0000000680039608,0x0000000780000000)
 PSPermGen       total 21504K, used 2589K [0x000000067ae00000, 0x000000067c300000, 0x0000000680000000)
  object space 21504K, 12% used [0x000000067ae00000,0x000000067b087668,0x000000067c300000)

仔细观察了日志可以发现，他分配6G内存的时候，新生代占了大概2G，老生代刚刚好是4G的大小，并且程序退出的时候老生代中还占用了200多K的大小，这样正好存放不下这个数组。作者这个解决方法也有点奇怪，还有一个方案就是将新生代的大小稍微调小一点，比如-XX:MaxNewSize=1800M，这样的话这个数组就可以直接在老生代中进行分配了：

 ParOldGen       total 4448256K, used 4194304K [0x0000000680000000, 0x000000078f800000, 0x000000078f800000)
  object space 4448256K, 94% used [0x0000000680000000,0x0000000780000010,0x000000078f800000)

按译文作者的注明：我共分配1100m内存，给新生区分配200m内存，这个数组就在老生代中进行分配了。

实际上，新生代分配了366.625m（300416K+37504K+37504K=375424K=366.625M），老生代分配了733.375m（750976K=733.375M）（大于700M的对象内存）。