开发中内存溢出问题及解决

た入场券 2023-06-26 12:25 43阅读 0赞

**内存溢出**是指应用系统中存在无法回收的内存或使用的内存过多，最终使得程序运行要用到的内存大于虚拟机能提供的最大内存。

引起内存溢出的**原因**有很多种，常见的有以下几种：  
　　1.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；  
　　2.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；  
　　3.代码中存在死循环或循环产生过多重复的对象实体；  
　　4.使用的第三方软件中的BUG；  
　　5.启动参数内存值设定的过小；

内存溢出的**解决方案**：  
**      第一步**，修改JVM启动参数，直接增加内存。(-Xms，-Xmx参数一定不要忘记加。)

**　　第二步**，检查错误日志，查看“OutOfMemory”错误前是否有其它异常或错误。

**　　第三步**，对代码进行走查和分析，找出可能发生内存溢出的位置。

重点排查以下几点：  
　　1.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。  
　　2.检查代码中是否有死循环或递归调用。

3.检查是否有大循环重复产生新对象实体。

4.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。

5.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。

**　　第四步**，使用内存查看工具动态查看内存使用情况

**从内存溢出看Java 环境中的内存结构**

作为有个java程序员，我想大家对下面出现的这几个场景并不陌生，倍感亲切，深恶痛绝，抓心挠肝，一定会回过头来问为什么为什么为什么会这样，嘿嘿，让我们看一下我们日常在开发过程中接触内存溢出的异常：

Exception in thread "main" \[Full GCjava.lang.OutOfMemoryError: Java heap space at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source) at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source) at java.util.ArrayList.grow(Unknown Source) at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(Unknown Source) at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(Unknown Source) at java.util.ArrayList.add(Unknown Source) at oom.HeapOOM.main(HeapOOM.java:21)

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError at java.nio.CharBuffer.arrayOffset(Unknown Source) at sun.nio.cs.UTF\_8.updatePositions(Unknown Source) at sun.nio.cs.UTF\_8$Encoder.encodeArrayLoop(Unknown Source) at sun.nio.cs.UTF\_8$Encoder.encodeLoop(Unknown Source) at java.nio.charset.CharsetEncoder.encode(Unknown Source) at sun.nio.cs.StreamEncoder.implWrite(Unknown Source) at sun.nio.cs.StreamEncoder.write(Unknown Source) at java.io.OutputStreamWriter.write(Unknown Source) at java.io.BufferedWriter.flushBuffer(Unknown Source) at java.io.PrintStream.write(Unknown Source) at java.io.PrintStream.print(Unknown Source) at java.io.PrintStream.println(Unknown Source)java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method) at oom.DirectMemoryOOM.main(DirectMemoryOOM.java:23)

是不是有大家很熟悉的，遇见这样的问题解决起来可能不简单，但是如果现在让大家写个程序，故意让程序出现下面的异常，估计能很快写出来的也不是很多，这就要求开发人员对于java内存区域以及jvm规范有比较深的了解。

既然抛出了异常，首先我们肯定这些都是内存异常，只是内存异常中的不同种类，我们就试着了解一下为什么会出现以上的异常，可以看出有两种异常状况：

OutOfMemoryError

StackOverflowError

其中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。 可是从上面列出的异常内容也可以看出在OutOfMemoryError类型的一场中也存在这很多异常的可能。这是为什么？以为是在内存的不同结构中出现的错误，所以抛出的异常也就形形色色，说道这我们不得不介绍一下java的内存结构，请看下图（从网上摘的）：

![format_png][]　　在运行时的内存区域有5个部分，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，在这个区域中不会抛出OutOfMemoryError的内存异常。

**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，这和C\#是不一样的，在C\#CLR中没有栈帧的概念，都是在线程栈中通过压栈和出栈的方式进行数据的保存。jvm规范对这个区域定义了两种内存异常，OutOfMemoryError，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。同样只能抛出OutOfMemoryError相关类型的异常。

介绍完jvm内存结构中的常见区域，下面该是和我们主题呼应的时候了，在什么情况下，在那个区域，如何才能复现开始提到的异常信息？从第一个开始，异常信息的内容为：

可想而知是在堆中出现的问题，如何重现，由于是在堆中出现这个异常，那么就要处理好，不能被垃圾回收器给回收了，设置一下jvm中堆的最大值（这样才能够更快的出现错误），设置jvm值的方法是通过**-Xms(堆的最小值)，-Xmx(堆的最大值)。**下面动手试一下：

package oom; 
    import java.util.ArrayList; 
    import java.util.List; 
    import testbean.UserBean; 
    /*** * * @author Think * */ 
    public class HeapOOM { 
        static class OOMObject { } 
        public static void main(String[] args) {
               List<UserBean> users = new ArrayList<UserBean>();
                 while (true) { 
                    users.add(new UserBean()); 
                   } 
        }
    }

**UserBean对象定义如下**

package testbean;
    
    public class UserBean {
        String name;
        int age;
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    
        public UserBean() {
            super();
        }
    
    }

**然后在运行的时候设置jv**

**m参数，如下：**

![format_png 1][]

**运行一下看看结果：**