Java中的OutOfMemoryError異常在什麼場景下出現？

Java作為一種物件導向程式語言，具有良好的擴展能力和靈活性，但同時也可能出現記憶體溢出的問題。這種問題在Java中透過OutOfMemoryError異常來提示程式設計師。本文將探討Java中OutOfMemoryError異常的發生場景。

1. String常數池溢出

在Java中，String是一個比較特殊的類，因為它被保存在String常數池中。當程式中大量使用String類型時，容易導致String常數池溢出。例如下面的程式碼：

public static void main(String[] args) {
  List<String> list = new ArrayList<String>();
  for (int i = 0; ; i++) {
    list.add(String.valueOf(i).intern());
  }
}

程式將不斷建立字串，並將它們新增到list中。每當有一個新字串被建立時，都會檢查String常數池中是否已經存在相同的字串。如果已經存在，則傳回該字串的參考；否則將新建一個字串物件並新增到String常數池中。由於上述程式碼中使用了String.valueOf(i).intern()，因此會使得創建出的字串都被放到常數池中。因此，當不斷在list中新增字串時，會不斷地向常數池中建立新的字串，最終導致OutOfMemoryError異常。

2. 堆疊記憶體溢出

Java的堆記憶體是所有Java 執行緒共享的堆空間，當程式建立過多的物件及其資料結構後，堆記憶體可能自然而然地被佔滿，從而引發OutOfMemoryError異常。例如下面的程式碼：

public class HeapOOM {
  static class OOMObject {
  }

  public static void main(String[] args) {
    List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();
    while (true) {
      list.add(new OOMObject());
    }
  }
}

上述程式碼會不斷地建立新的OOMObject對象，並加入到list中。由於OOMObject比較簡單，每個物件只需佔用較少的堆內存，因此list不斷增加，堆內存逐漸被佔滿，最終導致OutOfMemoryError異常。

3. 堆疊溢位

在Java中，堆疊的儲存區域用於執行程式時的函數調用，每個函數呼叫都會在堆疊中開闢一段空間，用於儲存函數的參數、局部變數和返回值等資訊。如果函數的呼叫層數太多，將會導致堆疊溢位。例如下面的程式碼：

public class StackOOM {
  public static void main(String[] args) {
    stackLeak();
  }

  private static void stackLeak() {
    stackLeak();
  }
}

上述程式碼中，stackLeak()方法不斷地遞歸呼叫自身，因為每個函式呼叫都會在堆疊中開闢一段空間，而呼叫層數太多會導致堆疊空間被佔滿，從而引發OutOfMemoryError異常。

4. 永久代溢出

Java的永久代用於存放靜態文件，如類別、方法等。在JVM中的元資料儲存就是放在永久代中的。如果應用程式中有大量的類別和方法，將會導致永久代被佔滿，從而造成OutOfMemoryError異常。例如下面的程式碼：

public class MetaspaceOOM {
  static class OOMObject {
  }

  public static void main(String[] args) {
    List<Class<?>> classes = new ArrayList<Class<?>>();
    while (true) {
      Class<?> c = ClassGenerator.generateClass();
      classes.add(c);
    }
  }
}

class ClassGenerator {
  public static Class<?> generateClass() {
    byte[] classData = createClassData();
    return defineClass(classData);
  }

  private static byte[] createClassData() { ... }

  private static Class<?> defineClass(byte[] classData) {
    return ClassLoader.getSystemClassLoader().defineClass(null, classData, 0, classData.length);
  }
}

上述程式碼會不斷地建立新的類，並加入到classes中。由於這裡使用的是自訂的ClassGenerator.generateClass()方法來產生類別，因此不斷建立新類別會導致永久代被佔滿，最終造成OutOfMemoryError異常。

總結：OutOfMemoryError異常是Java中常見的一種例外，通常是由於程式中消耗了過多的記憶體資源而引發。在實際開發中，遇到OutOfMemoryError異常，需要根據不同的場景進行分析，並採取相應的措施進行處理，例如增加堆記憶體、最佳化程式碼等。

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