淺談JVM內存溢出原因和解決思路

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棧溢出(虛擬機棧和本地方法棧)

產生原因

  • 在HotSpot中，隻能由-Xss參數來設定。因為在HotSpot中不區分虛擬機棧和本地方法棧的。
  • 棧溢出時會出現兩種異常：StackOverflowError異常和OutOfMemoryError異常。
    • StackOverflowError異常因為線程請求的棧深度大於虛擬機允許的最大深度。
    • OutOfMemoryError異常發生在虛擬機棧內存允許動態擴展的情況下，當擴展棧容量無法申請到足夠的內存時。
  • 因為HotSpot是不支持擴展的，所在除非在線程創建時申請內存無法滿足時，才會出現OutOfMemoryError，其餘都是產生StackOverflowError異常。
  • 結論：給每個線程的棧分配內存不是越大越好。可以這麼理解，比如總的內存是2G，如果一個線程就占瞭1.5G，那就。。。。

解決思路

出現 StackOverflowError異常時，會有明確錯誤堆棧可供分析，相對而言比較容易定位到問題所在。

如果使用Hotspot虛擬機默認參數，棧深度在大多數情況下（因為每個方法壓人棧的幀大小並不是一樣的，所以隻能說大多數情況下）到達1000~2000 是完全沒有問題，對於正常的方法調用（包括不能做尾遞歸優化的遞歸調用)，這個深度應該完全夠用瞭。但是，如果是建立過多線程導致的內存濫出，在不能減少線程數量或者更換 64 位虛擬機的情況下，就隻能通過減少最大堆和減少棧容量來換取更多的線程。

堆溢出

產生原因

當不斷的創建對象並避免垃圾回收時，總容量觸及最大堆容量時，就會產生溢出。
運行代碼：設置vm參數-Xms10m -Xmx10m

public class HeapTest {
    static class OOMObj{

    }
    /**
     * vm arg -Xms10m -Xmx10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
     */

    public static void main(String[] args) {
        List<OOMObj> oomObjList = new ArrayList<OOMObj>();
        while (true){
            oomObjList.add(new OOMObj());
        }
    }
}

結果：

解決思路

首先通過內存映像分析工具確認是內存泄漏還是內存溢出。

  1. 如果是內存泄漏，說明導致OOM的對象不是必要的。進一步通過工具查看GC Roots引用鏈。一般可以比較精確的定位。
  2. 如果是內存溢出，對象是必須存活的，那就檢查虛擬機的堆參數-Xms、-Xmx設置，對比機器內存，看是否還有上調的空間。再從代碼上檢查對象生命周期、持有狀態時間、存儲結構是否有設計不合理等情況。

方法區和運行時常量池溢出

產生原因

一個類要被垃圾收集器回收，條件是比較苛刻的。在經常運行時生成大量動態類的應用場景裡，就應該特別關註瞭。

解決思路

HotSpot在JDK8中已經完全使用元空間代替永久帶。Hotspot提供瞭一些參數作為元空間的防禦措施，主要包括：

  1. XX:MaxMetaspacesize：設置元空間最大值，默認是-1，即不限制，或者說隻受限於本地內存大小。
  2. -XX:Metaspacesize ：指定元空間的初始空間大小，以宇節為單位，達到該值就會觸發垃圾收集進行類型卸載，同時收集器會對該值進行調整：如果釋放瞭大量的空間，就適當降低該值；如果釋放瞭很少的空間，那麼在不超過-XX:MaxMetaspaceSize（如果設置瞭的話）的情況下，適當提高該值。
  3. -XX:MinMetaspace Free Ratio：作用是在垃圾收集之後控制最小的元空間剩餘容量的百分比，可減少因為元空間不足導致的垃圾收集的頻率。類似的還有-xx:Max-MetaspaceFreeRatio，用於控制最大的元空間剩餘容量的百分比。

本機直接內存溢出

產生原因

在直接或間接使用瞭ByteBuffer中的allocateDirect方法的時候，而不做clear的時候就會出現類似的問題。明顯的特征是在Heap Dump文件中不會看到明顯的異常情況。

解決思路

設置參數： -XX:MaxDirectMemorySize

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