注释掉看似无关的代码块时出现 OutOfMemoryError

Question

有人可以解释为什么当 for 循环被注释掉时，这个程序会抛出一个 OutOfMemoryError 吗？如果未注释，则运行良好。

抛出的异常是：

线程“主”java.lang.OutOfMemoryError 中的异常：Java 堆空间

public class JavaMemoryPuzzlePolite
{
    private final int dataSize = (int)(Runtime.getRuntime().maxMemory()* 0.6);

    public void f()
    {
        {
            System.out.println(dataSize);
            byte[] data = new byte[dataSize];
        }

        /*
        for(int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("Please be so kind and release memory");
        }
        */

        System.out.println(dataSize);
        byte[] data2 = new byte[dataSize];
    }

    public static void main(String []args)
    {
        JavaMemoryPuzzlePolite jmp = new JavaMemoryPuzzlePolite();
        jmp.f();
    }
}

Answer 1

我已经用许多不同类型的代码 sn-ps 对此进行了调查，这些代码可以插入到您的注释所在的位置，唯一不会导致 OutOfMemoryError 的代码类型是为局部变量分配一些值的代码。

这是对我来说最有意义的解释：

当你有

byte[] data = new byte[dataSize];

bytecode instructions 是

    12: newarray       byte
    14: astore_1 

newarray 创建一个新数组，astore_1 在局部变量 1 中存储对它的引用。

在此之后，该变量的范围丢失了，但字节码没有说明其值被清除的任何内容，因此堆栈帧中保留了对该对象的引用。这个特定的垃圾收集器认为它是可访问的，即使代码本身无法访问它。

如果您尝试分配另一个局部变量，例如

byte i = 1;

那么对应的字节码指令是这样的

    15: iconst_1      
    16: istore_1   

其中iconst_1 将值 1 存储在堆栈中，istore_1 将该值存储在变量 1 中，这似乎与之前的变量相同。如果是，那么您将覆盖它的值，对 byte[] 对象的引用丢失，然后该对象“变得”有资格进行垃圾回收。

最终证明

使用-g 选项编译此代码

public class Driver {
    private static final int dataSize = (int) (Runtime.getRuntime().maxMemory() * 0.6);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        {
            System.out.println(dataSize);
            byte[] data = new byte[dataSize];

        }
        byte i = 1;
        System.out.println(dataSize);
        byte[] data2 = new byte[dataSize];
    }

}

然后运行javap -c -l Driver。你会看到像这样的LocalVariableTable

LocalVariableTable:
  Start  Length  Slot  Name   Signature
   15       0     1    data   [B
    0      33     0    args   [Ljava/lang/String;
   17      16     1     i     B
   32       1     2    data2  [B

其中 slot 是 astore_1 和 istore_1 中的索引。所以你看，当你为局部变量分配一个新值时，对byte[] 的引用被清除了。即使变量具有不同的类型/名称，在字节码中，它们也存储在同一个位置。

Answer 2

正如 cmets 中用户 Sotirios Delimanolis 所链接的答案所暗示的，这与第一个 data 数组的范围有关。简化一点，代码

{
    byte[] data = new byte[bigNumber];
}
byte[] data = new byte[bigNumber];

编译为（简体并使用英文）

1: make an array of size bigNumber
2: store a reference to the created array into the 1st local variable
3: make an array of size bigNumber
4: store a reference to the created array into the 1st local variable

这会耗尽内存，因为在第三步 60% 的内存已经被占用，我们正在尝试创建一个占用 60% 更多内存的数组。旧的字节数组不能被垃圾回收，因为它仍然在第一个局部变量中被引用。

但是代码

{
    byte[] data = new byte[bigNumber];
}
someOtherVariable = somethingSmall;
byte[] data = new byte[bigNumber];

编译成

1: make an array of size bigNumber
2: store a reference to the created array into the 1st local variable
3: make somethingSmall
4: store a reference to somethingSmall into the 1st local variable
5: make an array of size bigNumber
6: store a reference to the created array into the 2nd local variable

在第四步，初始大字节数组被取消引用。因此，当您尝试在第五步创建另一个大数组时，它会成功，因为它可以垃圾收集旧数组以腾出空间。

Answer 3

当您取消注释 for 循环时，在执行循环时，JVM 有足够的时间释放分配给 data 的内存，因为变量的范围已经结束并且变量变得不可访问。

当您注释掉 for 循环时，JVM 不会有太多时间来释放变量 data 使用的内存