性能文章>内存溢出及解决方案>

内存溢出及解决方案原创

2年前
751400

什么是内存溢出

JVM运行过程中,程序不断的申请内存空间用于保存运行时数据,当程序申请的内存空间系统无法满足时,就会抛出内存溢出错误。内存溢出发生的区域以及相应的解决方案都不相同,下面我们逐一分析内存溢出类型及解决方案。

OutOfMemoryError与StackOverflowError

JVM内存溢出分为两种情况,OutOfMemoryError和StackOverflowError。

  • OutOfMemoryError是在程序无法申请到足够的内存的时候抛出的异常。
  • StackOverflowError是线程申请的栈深度大于虚拟机所允许的深度所抛出的异常。

ERROR和Exception是有区别

Exception 和 Error 体现了 Java 平台设计者对不同异常情况的分类。

  • Exception 是程序正常运行中,可以预料的意外情况,可能并且应该被捕获,进行相应处理。
  • Error 是指在正常情况下,不大可能出现的情况,绝大部分的 Error 都会导致程序(比如 JVM 自身)处于非正常的、不可恢复状态。

OutOfMemoryError

OutOfMemoryError是在程序无法申请到足够的内存的时候抛出的异常,导致OutOfMemoryError异常的常见原因有以下几种:

  • 内存中加载的数据量过于庞大,如一次从数据库取出过多数据;
  • 集合类中有对对象的引用,使用完后未清空,使得JVM不能回收;
  • 代码中存在死循环或循环产生过多重复的对象实体;
  • 使用的第三方软件中的BUG;
  • 启动参数内存值设定的过小;

在不同的Web服务器或程序中,此错误常见的错误提示如下:

  • tomcat: java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
  • tomcat: java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
  • weblogic: Root cause of ServletException java.lang.OutOfMemoryError
  • resin: java.lang.OutOfMemoryError
  • java: java.lang.OutOfMemoryError

OOM错误发生的场景很多,比如下面这段代码,最终会发生OutOfMemoryError,为了能更快的出现错误,我们可以设置一下jvm中堆的最大值,设置jvm值的方法是通过-Xms(堆的最小值),-Xmx(堆的最大值)

    public static void main(String[] args) {

        List<UserBean> users = new ArrayList<UserBean>();

        while (true) {

            users.add(new UserBean());

        }

    }

StackOverflowError

StackOverflowError代表的是,当程序中栈深度所需空间大小,超过了虚拟机分配给线程的栈大小时就会出现此error。StackOverflowError发生于单个线程的栈大小无法满足程序所需的栈空间大小时。
java栈是java虚拟机的一个重要的组成部分,在栈里进行线程操作,存放方法参数等等。每个线程在创建时都会创建一个虚拟机栈,其内部保存一个个的栈帧(Stack Frame),对应着一次次的 Java 方法调用。栈在初始化过后是有一定的大小的,也可通过jvm参数-Xss设置每个线程的堆栈大小。栈帧中存储着局部变量表、操作数(operand)栈、动态链接、方法正常退出或者异常退出的定义等。
栈深度可理解为单个线程的堆栈空间最多能产生多少个栈帧,当堆栈总大小不变时,栈帧存储的信息越多,栈帧越大,每个线程堆栈深度越小。


以下代码将会报StackOverflowError:

    public static void test(String str){

        System.out.println(str);

        test(str);

    }

内存溢出发生的区域

通常可以把 JVM 内存区域分为下面几个方面,其中,有的区域是以线程为单位,而有的区域则是整个 JVM 进程为单位的。

  • Method Area(方法区)
  • Java stack(java 虚拟机栈)
  • Native MethodStack(本地方法栈)
  • Heap(堆)
  • Program Counter Regster(程序计数器)

从下图中看出方法区和堆用黄色标记,和其他三个区域的不同点就是,方法区和堆是线程共享的,所有的运行在jvm上的程序都能访问这两个区域,堆,方法区和虚拟机的生命周期一样,随着虚拟机的启动而存在,而栈和程序计数器是依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁。



Program Counter Regster(程序计数器):每一个用户线程对应一个程序计数器,用来指示当前线程所执行字节码的行号。由程序计数器给文字码解释器提供下一条要执行的字节码的的位置。根据jvm规范,这个区域不会发生内存溢出。
Java stack(java 虚拟机栈):这个区域是最容易出现内存异常的区域,每一个线程对应生成一个线程栈,线程每执行一个方法的时候,都会创建一个栈帧,用来存放方法的局部变量表,操作树栈,动态连接,方法入口。jvm规范对这个区域定义了两种内存异常。

  • 如果虚拟机在扩展栈时无法申请到足够的内存空间则抛出OutOfMemoryError
  • 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度,将会抛出StackOverflowError

Native MethodStack(本地方法栈):和虚拟机栈一样,不同的是处理的对象不一样,虚拟机栈处理java的字节码,而本地栈则是处理的Native方法。其他方面一致。
Heap(堆):前面说了堆是所有线程都能访问的,随着虚拟机的启动而存在,这块区域很大,因为所有的线程都在这个区域保存实例化的对象,因为每一个类型中,每个接口实现类需要的内存不一样,一个方法内的多个分支需要的内存也不尽相同,我们只有在运行的时候才能知道要创建多少对象,需要分配多大的地址空间。GC关注的正是这样的部分内容,所以很多时候也将堆称为GC堆。堆中肯定不会抛出StackOverflowError类型的异常,所以只有OutOfMemoryError相关类型的异常。
Method Area(方法区):用于存放已被虚拟机加载的类信息,常量,静态方法,即使编译后的代码。由于早期的 Hotspot JVM 实现,很多人习惯于将方法区称为永久代(Permanent Generation)。这个区域只能抛出OutOfMemoryError类型的错误,OutOfMemoryError: PermGen space。

OutOfMemoryError的类型及解决方案

在发生OOM后需要重点排查以下几点:

  • 检查代码中是否有死循环或递归调用。
  • 检查是否有大循环重复产生新对象实体。
  • 检查对数据库查询中,是否有一次获得全部数据的查询。一般来说,如果一次取十万条记录到内存,就可能引起内存溢出。这个问题比较隐蔽,在上线前,数据库中数据较少,不容易出问题,上线后,数据库中数据多了,一次查询就有可能引起内存溢出。因此对于数据库查询尽量采用分页的方式查询。
  • 检查List、MAP等集合对象是否有使用完后,未清除的问题。List、MAP等集合对象会始终存有对对象的引用,使得这些对象不能被GC回收。

OutOfMemoryError: PermGen space

PermGen space的全称是Permanent Generation space,是指内存的永久保存区域。这块内存主要是被JVM存放Class和Meta信息的,Class在被Loader时就会被放到PermGen space中,它和存放类实例(Instance)的Heap区域不同,GC(Garbage Collection)不会在主程序运行期对PermGen space进行清理。
对于老版本的 Oracle JDK,因为永久代的大小是有限的,并且 JVM 对永久代垃圾回收(如,常量池回收、卸载不再需要的类型)非常不积极,所以当我们不断添加新类型的时候,永久代出现 OutOfMemoryError 也非常多见,尤其是在运行时存在大量动态类型生成的场合;类似 Intern 字符串缓存占用太多空间,也会导致 OOM 问题。对应的异常信息,会标记出来和永久代相关:“java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space”。
解决方法: 手动设置MaxPermSize大小修改TOMCAT_HOME/bin/catalina.sh

JAVA_OPTS="-server -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=128m"

OutOfMemoryError:Java heap space

发生在堆内存上的内存溢出。原因可能有很多种,例如,可能存在内存泄漏问题;也很有可能就是堆的大小不合理,比如我们要处理比较可观的数据量,但是没有显式指定 JVM 堆大小或者指定数值偏小;或者出现 JVM 处理引用不及时,导致堆积起来,内存无法释放等。
解决方案:增加jvm的内存大小。其中"-Xms128M"为初始内存,"-Xmx256M"为最大内存。

-Xmx2048m -Xms2048m 

最后重要提示:

但是,对于内存泄漏问题,无法通过设置启动参数的方式来解决,这种情况下增加堆内存大小只会延缓OOM的出现时间,治标不治本。也不推荐一开始就将堆内存大小设置的很大,这样会掩盖测试期间可能出现的问题,导致线上问题的出现。
对于这种情况,我们应该对程序中可能出现内存泄漏的地方进行优化。主要包括避免死循环,应该及时释放种资源:内存, 数据库的各种连接,防止一次载入太多的数据。导致java.lang.OutOfMemoryError的根本原因是程序不健壮。因此,从根本上解决Java内存溢出的唯一方法就是修改程序,及时地释放没用的对象,释放内存空间。遇到该错误的时候要仔细检查程序。

点赞收藏
coffeeboy
请先登录,感受更多精彩内容
快去登录吧,你将获得
  • 浏览更多精彩评论
  • 和开发者讨论交流,共同进步

为你推荐

【全网首发】一次想不到的 Bootstrap 类加载器带来的 Native 内存泄露分析

【全网首发】一次想不到的 Bootstrap 类加载器带来的 Native 内存泄露分析

记一次“雪花算法”造成的生产事故的排查记录

记一次“雪花算法”造成的生产事故的排查记录

【全网首发】一次疑似 JVM Native 内存泄露的问题分析

【全网首发】一次疑似 JVM Native 内存泄露的问题分析

解读JVM级别本地缓存Caffeine青出于蓝的要诀2 —— 弄清楚Caffeine的同步、异步回源方式

解读JVM级别本地缓存Caffeine青出于蓝的要诀2 —— 弄清楚Caffeine的同步、异步回源方式

单服务并发出票实践

单服务并发出票实践

刺激,线程池的一个BUG直接把CPU干到100%了。

刺激,线程池的一个BUG直接把CPU干到100%了。

0
0