关于 OutOfMemoryError 的总结与解决方法

深碍√TFBOYSˉ_ 2023-07-17 04:44 18阅读 0赞

# 引言 #

本文总结自周志明的《深入理解Java虚拟机》第二章部分内容。

这部分内容，可以为后续性能调优方面的工作起到铺垫作用。

# 一、什么是 OutOfMemoryError #

OurOfMemory 简称“OOM”， 直译为“**内存耗尽**”或“**内存溢出**”，当然，并不是真的内存耗尽了，它指的是 JVM 的几个逻辑分区的内存不够用了，无法为新的对象分配空间。

在 JVM 的几个主要内存分区中（JVM 栈、本地方法栈、计数器、方法区、Java 堆），只有计数器不会出现这种严重错误，也就是说，**我们常说的堆和栈等，都有可能出现 OOM 的问题**。

# 二、Java 堆溢出 #

由于 Java 中最常见的内存分配就是对象，因此，经常要分配内存用于创建对象的堆区，是出现OOM问题的最常见内存分区。

对于 Java 堆的内存溢出，原因其实非常简单。因为堆是用于存储对象的，因此只要不断地创建对象，并且保证 GC Roots 到对象之间有可达路径避免垃圾回收机制清除这些对象，那么堆就必然会出现 OOM 问题。

如果要试验堆上的 OOM ，最快的方法就是将堆的分配大小调的低一些，并且不可扩展。

跟在 java 启动指令之后的两个最基本的堆大小分配参数是：**-Xms 最小堆内存** 和 **-Xmx 最大堆内存**。**将这两个参数的值设置为相同，即可避免堆内存的自动扩展**。

## 案例演示 ##

案例使用 JDK 1.8 ，IDE是 Eclipse，内存分析工具Eclipse Memory Analyzer（简称 MAT）（[https://www.eclipse.org/mat/downloads.php][https_www.eclipse.org_mat_downloads.php]）

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3NDUwNjk_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

使用如上图所示的虚拟机参数执行程序，即可发生堆内存的 OOM 错误。-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 参数可以让虚拟机在出现内存溢出时Dump（转储；倾倒）出当前的**内存堆转储快照**，以便事后进行分析。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3NDUwNjk_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

dump文件的名称类似： java\_pid31228.hprof，需要使用 MAT 打开并分析。（具体分析过程暂时不做详细介绍）

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3NDUwNjk_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

总之，当出现堆溢出时，一般的手段是，先通过内存映像分析工具（如Eclipse Memory Analyzer）对 Dump 出来的堆转储快照进行分析，重点是确认内存中的对象是否是必要的，也就是要先分清楚到底是出现了**内存泄漏**（Memory Leak）还是**内存溢出**（Memory Overflow）。

**内存泄漏**，表示对象已经无用，但是GC并没有回收，需要进一步通过工具查看泄漏对象到 GC Roots 的引用链，掌握了泄漏对象的**类型信息**和 **GC Roots 引用链** 信息，就可以比较准确地定位出泄漏代码的位置。而内存溢出

**内存溢出**，表示对象却是还存活着，导致GC 无法回收“有用的”对象，因此就需要检查 堆参数（-Xms 、-Xmx），与机器物理内存对比看是否还可以调大，或者从代码上检查，是否有对象生命周期过长、持有状态时间过长的情况，尝试减少程序运行期的内存消耗。

# 三、虚拟机栈溢出 #

> 在 HotSpot 虚拟机中是不区分 JVM 栈和本地方法栈的。**设置本地方法栈大小的参数 -Xoss 实际上并无效果**。
> 
> **栈容量只由 -Xss 参数设定。**

Java 虚拟机规范规定了两种栈异常：

> 1、如果**线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度**，抛出 **StackOverflowError** 异常。
> 
> 2、如果**虚拟机在扩展栈时无法申请到足够的内存空间**，抛出 **OutOfMemoryError** 异常。

实际上，**StackOverflowError 针对的是单独的虚拟机栈，而 OutOfMemoryError 则描述的是所有虚拟机栈**。因为一个应用程序中很可能存在多个线程，因此这样区分异常可能是为了更精确的描述出现的问题。

相对来说，虚拟机栈内存出现问题多数都是 StackOverflowError，而且，Overflow的话会有错误堆栈可以阅读，相对比较好找到问题所在。而且，如果使用虚拟机默认参数，栈深度在大多数情况下，达到1000 到 2000 个栈帧完全没有问题。对于正常的方法调用和递归，这个深度应该完全够用。

因此，如果虚拟机栈发生 OOM ，很可能是由于栈深度过大，换句话说，-Xss 参数值过大。

## 案例演示 ##

以下代码可能在Windows上运行会使系统假死，建议将重要文件和工作保存。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3NDUwNjk_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

由于我的电脑本身执行上面的程序就会出现操作系统假死，因此这里贴出书中的执行结果：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread

# 四、方法区和运行时常量池溢出 #

运行时常量池是方法区的一部分，因此，可以通过常量池溢出来测试这两个区域的溢出情况。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3NDUwNjk_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

上面的代码通过 CGLib 动态生成大量的 Class 加载如 方法区。需要通过maven引入CGLib依赖：

<dependency>
    			<groupId>cglib</groupId>
    			<artifactId>cglib</artifactId>
    			<version>3.2.5</version>
    		</dependency>

但是代码执行后并未出现方法区内存溢出的问题。书中贴出的方法区内存溢出异常报错如下：

Caused by:java.lang.OutOfMemoryError : PermGen space
        at ...
        at ...
        at ...

[https_www.eclipse.org_mat_downloads.php]: https://www.eclipse.org/mat/downloads.php
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3NDUwNjk_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230528/61ecb1f251bb4c74b37dfd7f7f534c61.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3NDUwNjk_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20230528/081d7438ae2344339c05d43cf9f8ca06.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3NDUwNjk_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20230528/506102cf890c495c8ca40dc3fd720c98.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTQ3NDUwNjk_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20230528/be5335f2f8224e69b207031819afc3ff.png