P-03: OutOfMemoryError を体験する

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.WeakHashMap;

/**
 * OutOfMemoryError / StackOverflowError の再現と回避パターン（Java 8+）。
 *
 * ⚠️ heapExhaustion() を呼ぶと JVM がクラッシュします。
 *    必ず -Xmx64m など小さいヒープで実行してください。
 */
public class OutOfMemorySample {

    // ---- パターン1: ヒープ枯渇 ----
    // java -Xmx64m OutOfMemorySample で再現

    public static void heapExhaustion() {
        List<byte[]> list = new ArrayList<>();
        while (true) {
            list.add(new byte[1024 * 1024]); // 1MB ずつ追加
        }
        // → OutOfMemoryError: Java heap space
    }

    // ---- パターン2: メモリリーク（static Map への無限追加）----
    //
    // static フィールドはGCのルートになるため、中のオブジェクトが解放されない。
    // セッションやキャッシュをむやみに static に保持すると OOM になる。

    private static final Map<String, byte[]> CACHE = new HashMap<>();

    public static void addToCache(String key, byte[] data) {
        CACHE.put(key, data); // 削除されないと溜まり続ける
    }

    // ---- パターン3: WeakHashMap によるリーク回避 ----
    //
    // WeakHashMap はキーへの強参照がなくなると GC が自動的にエントリを削除する。
    // ただし「キーが常に保持されている」場合は効果がない点に注意。

    private static final WeakHashMap<String, byte[]> WEAK_CACHE = new WeakHashMap<>();

    public static void addToWeakCache(String key, byte[] data) {
        WEAK_CACHE.put(key, data);
    }

    // ---- パターン4: StackOverflowError（終了条件のない再帰）----

    public static int infiniteRecursion(int n) {
        return infiniteRecursion(n + 1); // 終了条件なし → StackOverflowError
    }

    // 対策: 再帰をループに書き換える（Java は末尾再帰最適化=TCO 非対応）
    public static long safeSum(long n) {
        long result = 0;
        for (long i = 1; i <= n; i++) {
            result += i;
        }
        return result;
    }

    // ---- JVM フラグ ----
    //
    // 本番では以下を設定してヒープダンプを自動取得すること:
    //   -Xmx512m
    //   -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
    //   -XX:HeapDumpPath=/var/log/app/heapdump.hprof

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("=== 推奨 JVM フラグ ===");
        System.out.println("-Xmx512m");
        System.out.println("-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError");
        System.out.println("-XX:HeapDumpPath=/var/log/app/heapdump.hprof");

        // StackOverflowError を安全にデモ（try-catch で捕捉）
        System.out.println("\n=== StackOverflowError デモ ===");
        try {
            infiniteRecursion(0);
        } catch (StackOverflowError e) {
            System.out.println("StackOverflowError を捕捉しました");
        }
        // ※ StackOverflowError は Error のサブクラス。
        //   業務コードでは通常 catch しないこと。

        System.out.println("\n=== 安全なループ実装 ===");
        System.out.println("safeSum(100) = " + safeSum(100)); // 5050
    }
}