import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.security.SecureClassLoader;
import java.util.ArrayList;

/***
 * Program demonstrates how metaspace is filled up with small chunks, and how chunks cannot
 *  be reused for different chunk sizes.
 * 
 * Start the program with -XX:+UseCompressedClassPointers -XX:CompressedClassSpaceSize=10m 
 * 
 * First a number of small classes are loaded by individual class loaders. This fills
 * up the metaspace with small chunks. Then these class loaders are unloaded and gc'ed.
 * The small metaspace chunks are returned to the freelist.
 * 
 * Then, large classes are loaded which triggers allocation of medium metaspace chunks. We
 * will get an OOM, and it can be seen that a large portion of the class metaspace remains
 * unused, because it is locked in in small chunks which cannot be reused for other chunk
 * sizes. 
 *  
 * @author Ralf Schmelter (SAP), Thomas Stuefe (SAP)
 * 
 */
public class MetaOOM {

	private static byte[] loadClass(Class<?> clazz) throws Exception {
		String name = clazz.getName().replace('.', '/') + ".class";
		InputStream is = clazz.getClassLoader().getResourceAsStream(name);
		ByteArrayOutputStream bos = new ByteArrayOutputStream();
		int c;

		while ((c = is.read()) >= 0) {
			bos.write(c);
		}

		return bos.toByteArray();
	}

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		System.out.println("MetaOOM");
		final byte[] smallClassFile = loadClass(SmallClass.class);
		final byte[] largeClassFile = loadClass(LargeClass.class);
		ArrayList<Class<?>> smallClasses = new ArrayList<Class<?>>();
		ArrayList<Class<?>> largeClasses = new ArrayList<Class<?>>();

		int max_runs = 999999;
		int cutoff = 3000;

		for (int n = 0; n < max_runs; n++) {
			ClassLoader cl = new SecureClassLoader(MetaOOM.class.getClassLoader()) {
				public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException {
					if (name.indexOf("SmallClass") >= 0) {
						return defineClass(name, smallClassFile, 0, smallClassFile.length);
					} else if (name.indexOf("LargeClass") >= 0) {
						return defineClass(name, largeClassFile, 0, largeClassFile.length);
					}
					return super.loadClass(name);
				}
			};

			if (n < cutoff) {
				smallClasses.add(cl.loadClass(SmallClass.class.getName()));
			} else if (n == cutoff) {
				System.out.println("small->large");
				smallClasses.clear();
				System.gc();
			} else {
				try {
				  largeClasses.add(cl.loadClass(LargeClass.class.getName()));
				} catch (OutOfMemoryError e) {
					System.out.println("Final Result: " + n + "(" + largeClasses.size() + " large classes loaded.)" );
					throw e;
				}
			}
			if (n % 0x400 == 0) {
				System.out.print(" - " + n);
				if (n % 0x4000 == 0) {
					System.out.println("");
				}
			}
		}
	}

	private static final class SmallClass {
		// Add nothing. It is small!
	}

	private static class LargeClass {
		// Make the vtable explode.
		private void ai1() {
		};

		private void bi1() {
		};

		private void ci1() {
		};

		private void di1() {
		};

		private void ei1() {
		};

		private void fi1() {
		};

		private void gi1() {
		};

		private void hi1() {
		};

		private void ii1() {
		};

		private void ji1() {
		};

		private void ki1() {
		};

		private void li1() {
		};

		private void mi1() {
		};

		private void ni1() {
		};

		private void oi1() {
		};

		private void pi1() {
		};

		private void qi1() {
		};

		private void ri1() {
		};

		private void si1() {
		};

		private void ti1() {
		};

		private void ui1() {
		};

		private void vi1() {
		};

		private void wi1() {
		};

		private void xi1() {
		};

		private void yi1() {
		};

		private void zi1() {
		};

		private void ah1() {
		};

		private void bh1() {
		};

		private void ch1() {
		};

		private void dh1() {
		};

		private void eh1() {
		};

		private void fh1() {
		};

		private void gh1() {
		};

		private void hh1() {
		};

		private void ih1() {
		};

		private void jh1() {
		};

		private void kh1() {
		};

		private void lh1() {
		};

		private void mh1() {
		};

		private void nh1() {
		};

		private void oh1() {
		};

		private void ph1() {
		};

		private void qh1() {
		};

		private void rh1() {
		};

		private void sh1() {
		};

		private void th1() {
		};

		private void uh1() {
		};

		private void vh1() {
		};

		private void wh1() {
		};

		private void xh1() {
		};

		private void yh1() {
		};

		private void zh1() {
		};

		private void ag1() {
		};

		private void bg1() {
		};

		private void cg1() {
		};

		private void dg1() {
		};

		private void eg1() {
		};

		private void fg1() {
		};

		private void gg1() {
		};

		private void hg1() {
		};

		private void ig1() {
		};

		private void jg1() {
		};

		private void kg1() {
		};

		private void lg1() {
		};

		private void mg1() {
		};

		private void ng1() {
		};

		private void og1() {
		};

		private void pg1() {
		};

		private void qg1() {
		};

		private void rg1() {
		};

		private void sg1() {
		};

		private void tg1() {
		};

		private void ug1() {
		};

		private void vg1() {
		};

		private void wg1() {
		};

		private void xg1() {
		};

		private void yg1() {
		};

		private void zg1() {
		};

		private void af1() {
		};

		private void bf1() {
		};

		private void cf1() {
		};

		private void df1() {
		};

		private void ef1() {
		};

		private void ff1() {
		};

		private void gf1() {
		};

		private void hf1() {
		};

		private void if1() {
		};

		private void jf1() {
		};

		private void kf1() {
		};

		private void lf1() {
		};

		private void mf1() {
		};

		private void nf1() {
		};

		private void of1() {
		};

		private void pf1() {
		};

		private void qf1() {
		};

		private void rf1() {
		};

		private void sf1() {
		};

		private void tf1() {
		};

		private void uf1() {
		};

		private void vf1() {
		};

		private void wf1() {
		};

		private void xf1() {
		};

		private void yf1() {
		};

		private void zf1() {
		};

		private void ae1() {
		};

		private void be1() {
		};

		private void ce1() {
		};

		private void de1() {
		};

		private void ee1() {
		};

		private void fe1() {
		};

		private void ge1() {
		};

		private void he1() {
		};

		private void ie1() {
		};

		private void je1() {
		};

		private void ke1() {
		};

		private void le1() {
		};

		private void me1() {
		};

		private void ne1() {
		};

		private void oe1() {
		};

		private void pe1() {
		};

		private void qe1() {
		};

		private void re1() {
		};

		private void se1() {
		};

		private void te1() {
		};

		private void ue1() {
		};

		private void ve1() {
		};

		private void we1() {
		};

		private void xe1() {
		};

		private void ye1() {
		};

		private void ze1() {
		};

		private void ad1() {
		};

		private void bd1() {
		};

		private void cd1() {
		};

		private void dd1() {
		};

		private void ed1() {
		};

		private void fd1() {
		};

		private void gd1() {
		};

		private void hd1() {
		};

		private void id1() {
		};

		private void jd1() {
		};

		private void kd1() {
		};

		private void ld1() {
		};

		private void md1() {
		};

		private void nd1() {
		};

		private void od1() {
		};

		private void pd1() {
		};

		private void qd1() {
		};

		private void rd1() {
		};

		private void sd1() {
		};

		private void td1() {
		};

		private void ud1() {
		};

		private void vd1() {
		};

		private void wd1() {
		};

		private void xd1() {
		};

		private void yd1() {
		};

		private void zd1() {
		};

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		};

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		};

		private void cc1() {
		};

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		};

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		};

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		};

		private void gc1() {
		};

		private void hc1() {
		};

		private void ic1() {
		};

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		};

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		private void lc1() {
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		private void mc1() {
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		private void qc1() {
		};

		private void rc1() {
		};

		private void sc1() {
		};

		private void tc1() {
		};

		private void uc1() {
		};

		private void vc1() {
		};

		private void wc1() {
		};

		private void xc1() {
		};

		private void yc1() {
		};

		private void zc1() {
		};

		private void ab1() {
		};

		private void bb1() {
		};

		private void cb1() {
		};

		private void db1() {
		};

		private void eb1() {
		};

		private void fb1() {
		};

		private void gb1() {
		};

		private void hb1() {
		};

		private void ib1() {
		};

		private void jb1() {
		};

		private void kb1() {
		};

		private void lb1() {
		};

		private void mb1() {
		};

		private void nb1() {
		};

		private void ob1() {
		};

		private void pb1() {
		};

		private void qb1() {
		};

		private void rb1() {
		};

		private void sb1() {
		};

		private void tb1() {
		};

		private void ub1() {
		};

		private void vb1() {
		};

		private void wb1() {
		};

		private void xb1() {
		};

		private void yb1() {
		};

		private void zb1() {
		};

		private void aa1() {
		};

		private void ba1() {
		};

		private void ca1() {
		};

		private void da1() {
		};

		private void ea1() {
		};

		private void fa1() {
		};

		private void ga1() {
		};

		private void ha1() {
		};

		private void ia1() {
		};

		private void ja1() {
		};

		private void ka1() {
		};

		private void la1() {
		};

		private void ma1() {
		};

		private void na1() {
		};

		private void oa1() {
		};

		private void pa1() {
		};

		private void qa1() {
		};

		private void ra1() {
		};

		private void sa1() {
		};

		private void ta1() {
		};

		private void ua1() {
		};

		private void va1() {
		};

		private void wa1() {
		};

		private void xa1() {
		};

		private void ya1() {
		};

		private void za1() {
		};

		private void ai9() {
		};

		private void bi9() {
		};

		private void ci9() {
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		};

		private void ei9() {
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		private void fi9() {
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		private void hi9() {
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		private void ii9() {
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		};

		private void ki9() {
		};

		private void li9() {
		};

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		};

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		};

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		};

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		};

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		};

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		};

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		};

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