JVM HeapOutOfMemory StackOverFlow

来源:
三产
最后修订:
2016年04月20日 00:00:00
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JVM可以通过GC自动回收无用的内存,但是代码不规范的话仍然存在内存溢出的风险。

我们先看一下常见异常产生的情景:

Young OutOfMemory

设置XX:MaxTenuringThreshold为一个很大的值,使对象无法及时的移动到...

JVM可以通过GC自动回收无用的内存,但是代码不规范的话仍然存在内存溢出的风险。

我们先看一下常见异常产生的情景:

Young OutOfMemory

设置XX:MaxTenuringThreshold为一个很大的值,使对象无法及时的移动到年老代中,导致年轻代内存溢出。

MethodArea OutOfMemory

在经常动态生成大量Class的应用中,需要特别注意类的回收状况。这类场景除了上面提到的程序使用了CGLib字节码增强和动态语言之外,常见的还有:大量JSP或动态产生JSP文件的应用(JSP第一次运行时需要编译为Java类)、基于OSGi的应用(即使是同一个类文件,被不同的加载器加载也会视为不同的类)等。

ConstantPool OutOfMemory

一般来说是不可能的,只有项目启动方法区内存很小或者项目中的静态变量极其多时才会发生。

常见的代码情形:

import java.nio.ByteBuffer;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * @author sanchan
 * @since 1.0
 */
public class JVM {

    public static void main(String[] args) {
        //HeapOutOfMemory();
        //DirectMemoryOutOfMemory();
        StackOverFlow();
    }

    /**
     * 堆溢出情况多见于对象过多,存在多余引用,使对象未及时释放
     * 如果电脑内存比较大,可以设置-Xmx500m -Xms500m -Xmn200m -Xss128k限制下,可以快速见效
     * 错误信息:Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
     */
    public static void HeapOutOfMemory() {
        //数字下划线加强可读性
        ArrayList<String> strs = new ArrayList<>(100_000_000);
        for (int i = 0; i <= 100_000_000; ++i) {
            strs.add(Integer.toString(i));
            if (i % 10000 == 0) {
                System.out.println(i);
            }
        }
    }

    /**
     * 堆外内存溢出 一般与nio有关
     * 错误信息:Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
     */
    public static void DirectMemoryOutOfMemory() {
        List<ByteBuffer> buffers = new ArrayList<>();
        while (true) {
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024 * 1024 * 1024);
            buffers.add(buffer);
        }
    }

    /**
     * 栈溢出 一般与方法递归次数过多或者方法中有产生大量数据的循环有关
     * 错误信息:Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
     */
    public static void StackOverFlow() {
        JVM jvm = new JVM();
        jvm.stackOverFlow();
    }

    public void stackOverFlow() {
        long time = System.currentTimeMillis();
        stackOverFlow();
    }
}

下面我们从理论上了解一下:

为什么要了解内存泄露和内存溢出?

1、内存泄露一般是代码设计存在缺陷导致的,通过了解内存泄露的场景,可以避免不必要的内存溢出和提高自己的代码编写水平;

2、通过了解内存溢出的几种常见情况,可以在出现内存溢出的时候快速的定位问题的位置,缩短解决故障的时间。

基本概念

  1. 内存泄露:指程序中动态分配内存给一些临时对象,但是对象不会被GC所回收,它始终占用内存。即被分配的对象可达但已无用。

  2. 内存溢出:指程序运行过程中无法申请到足够的内存而导致的一种错误。内存溢出通常发生于OLD段或Perm段垃圾回收后,仍然无内存空间容纳新的Java对象的情况。

从定义上可以看出内存泄露是内存溢出的一种诱因,不是唯一因素。

内存泄露的几种场景:

  1. 长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用 这是内存泄露最常见的场景,也是代码设计中经常出现的问题。 例如:在全局静态map中缓存局部变量,且没有清空操作,随着时间的推移,这个map会越来越大,造成内存泄露。

  2. 修改hashset中对象的参数值,且参数是计算哈希值的字段 当一个对象被存储进HashSet集合中以后,就不能修改这个对象中的那些参与计算哈希值的字段,否则对象修改后的哈希值与最初存储进HashSet集合中时的哈希值就不同了,在这种情况下,即使在contains方法使用该对象的当前引用作为参数去HashSet集合中检索对象,也将返回找不到对象的结果,这也会导致无法从HashSet集合中删除当前对象,造成内存泄露。 3.机器的连接数和关闭时间设置 长时间开启非常耗费资源的连接,也会造成内存泄露。

内存溢出的几种情况:

  1. 堆内存溢出(outOfMemoryError:java heap space) 在jvm规范中,堆中的内存是用来生成对象实例和数组的。 如果细分,堆内存还可以分为年轻代和年老代,年轻代包括一个eden区和两个survivor区。 当生成新对象时,内存的申请过程如下: a. jvm先尝试在eden区分配新建对象所需的内存;
    b. 如果内存大小足够,申请结束,否则下一步;
    c. vm启动youngGC,试图将eden区中不活跃的对象释放掉,释放后若Eden空间仍然不足以放入新对象,则试图将部分Eden中活跃对象放入Survivor区;
    d. Survivor区被用来作为Eden及old的中间交换区域,当OLD区空间足够时,Survivor区的对象会被移到Old区,否则会被保留在Survivor区;
    e. 当OLD区空间不够时,JVM会在OLD区进行full GC;
    f. full GC后,若Survivor及OLD区仍然无法存放从Eden复制过来的部分对象,导致JVM无法在Eden区为新对象创建内存区域,则出现“out of memory错误”:java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

代码举例:

    /** 
     * 堆内存溢出 
     * 
     * jvm参数:-Xms5m -Xmx5m -Xmn2m -XX:NewSize=1m 
     * 
     */  
    public class MemoryLeak {  

        private String[] s = new String[1000];  

        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
            Map<String,Object> m =new HashMap<String,Object>();  
            int i =0;  
            int j=10000;  
            while(true){  
                for(;i<j;i++){  
                    MemoryLeak memoryLeak = new MemoryLeak();  
                    m.put(String.valueOf(i), memoryLeak);  
                }  
            }  
        }  
    }  
  1. 方法区内存溢出(outOfMemoryError:permgem space) 在jvm规范中,方法区主要存放的是类信息、常量、静态变量等。 所以如果程序加载的类过多,或者使用反射、gclib等这种动态代理生成类的技术,就可能导致该区发生内存溢出,一般该区发生内存溢出时的错误信息为:outOfMemoryError:permgem space

举例: jvm参数:-XX:PermSize=2m -XX:MaxPermSize=2m 将方法区的大小设置很低即可,在启动加载类库时就会出现内存不足的情况

  1. 线程栈溢出(java.lang.StackOverflowError) 线程栈时线程独有的一块内存结构,所以线程栈发生问题必定是某个线程运行时产生的错误。 一般线程栈溢出是由于递归太深或方法调用层级过多导致的。 发生栈溢出的错误信息为:java.lang.StackOverflowError

代码举例:

    /** 
     * 线程操作栈溢出 
     * 
     * 参数:-Xms5m -Xmx5m -Xmn2m -XX:NewSize=1m -Xss64k 
     * 
     */  
    public class StackOverflowTest {  

        public static void main(String[] args) {  
            int i =0;  
            digui(i);  
        }  

        private static void digui(int i){  
            System.out.println(i++);  
            String[] s = new String[50];  
            digui(i);  
        }  

    }  

为了避免内存泄露,在编写代码的过程中可以参考下面的建议:

  1. 尽早释放无用对象的引用
  2. 使用字符串处理,避免使用String,应大量使用StringBuffer,每一个String对象都得独立占用内存一块区域
  3. 尽量少用静态变量,因为静态变量存放在永久代(方法区),永久代基本不参与垃圾回收
  4. 避免在循环中创建对象
  5. 开启大型文件或从数据库一次拿了太多的数据很容易造成内存溢出,所以在这些地方要大概计算一下数据量的最大值是多少,并且设定所需最小及最大的内存空间值。