被static修饰的map、list GC问题

环境：java1.8 -Xms10m -Xmx10m -XX:+PrintGCDetails

最近在研究GC时，发生一些问题想了好久才想明白，先上测试代码。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;class OOMData {private static ConcurrentHashMap<Integer, String> map = new ConcurrentHashMap<>();private static ArrayList<String> list = new ArrayList<>();public void testString() {String a = "www.baidu.com";while (true) {a += (new Random().nextInt(888888888) + new Random().nextInt(999999999)+ getRandomString(123) + getRandomString(345)+ getRandomString(789) + "哈哈哈哈哈啊哈哈哈哈"+ getRandomString(234) );}}public void testStaticMap() {int i = 1;String a = "test";while (true) {map.put(i++, getRandomString(1000));}}public void testStaticList() {while (true) {list.add("test");}}//length用户要求产生字符串的长度public static String getRandomString(int length){String str="abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789";Random random=new Random();StringBuffer sb=new StringBuffer();for(int i=0;i<length;i++){int number=random.nextInt(62);sb.append(str.charAt(number));}return sb.toString();}}public class OOMTest {public static void main(String[] args) {OOMData data = new OOMData();data.testStaticList();}}

下面上测试结果：

运行testString()方法抛出的异常为：（即测试字符串方法，jdk1.8以后将字符串常量池转移到堆中，每次字符串改变后都会在堆中新建一个字符串对象，直至内存溢出，这个GC日志分析请移步https://blog.csdn.net/weixin_38342534/article/details/102182145）

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

运行testStaticMap()方法后抛出的异常为：

java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded

运行testStaticList()方法抛出的异常为：

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

下面这两个我刚开始不是很理解，因为我都使用了static进行修饰，被static修饰的类会存放在元空间，不会占用堆内存，而元空间的大小理论上跟笔记本的物理内存一样大。且报错并不是java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace 一个是java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded 即程序用98%的时间回收了不到2%的堆内存。一个是java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space即堆old区满了。贴出GC日志

testStaticList

testStaticMap

通过GC日志可以看出两个都是因为堆内存被占满导致的OOM，说下原因是因为ArrayList底层是使用的数组，而这个数组是ArrayList定义的成员变量Object[]，成员变量是存在堆内存中的，所以才会java heap space。而ConcurrentHashMap底层的链表和红黑树结构也都是在类中定义的成员变量，而每次扩展也都会生成一些新的变量，（底层原理具体请看源码或者别的博客）所以最后young区和old区全部被占满。

这说明，被static修饰的容器容易导致oom不是因为存入了元空间，元空间内存不够导致的，而是因为被static修饰的容器，是GC Roots的对象之一，在它下面进行可达性分析的时候，会一直可达，所以会导致GC的时候，不能被回收，从而导致OOM

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