实战：OutOfMemoryError异常
除了程序计数器外，堆、虚拟机栈、元空间、直接内存都有发生OOM的可能 下面我们演示下引起各区域OOM的情况，及观察下其异常表现，进而初步总结各异常时的调优策略
JVM调优实例：
- 堆：-》OOM: Java heap space ->获取堆转储快照-》分析是溢出（调大堆）还是泄漏（优化代码），并解决
- 虚拟机栈：
- -》SOF -》根据堆栈信息去解决；
- -》OOM -> 线程过多 -》调小堆给虚拟机栈留出内存
- 元空间 -》OOM:Metaspace ->调整代码+调大元空间上限
- 直接内存 -》OOM,但堆转储文件很小且没异常-》调大直接内存
Java堆溢出
java堆异常一般是由于创建了太多的无法回收的对象，导致超过了堆的最大容量的。
异常处理思路
所以异常处理时的思路是：
- 1、先拿到异常的堆转储快照。
- 2、然后根据快照，判断溢出对象是否必要。
- 如必要，则是内存溢出，看看能不能调大内存，或者调小一些不必要的对象的生命周期腾出一部分空间。
- 如不必要，则是内存泄漏，通过GC ROOT查看对象的引用链，看看为啥没有回收，并加以解决。
模拟异常
Java堆OOM是常见情况，异常信息中会进一步提示Java heap space。 模拟代码：
java
/**
* VM Args：-Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=D:\IdeaSpeace\jvm
* 限制Java堆的大小为20MB，不可扩展（将堆的最大最小值-Xmx-Xms参数设置一样）,出现内存溢出异常的时候Dump出当前的内存堆转储快照，制定存储路径
*/
public class HeapOOM {
static class OOMObject {
}
public static void main(String[] args) {
List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();
while (true) {
list.add(new OOMObject());
}
}
}运行结果：
text
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to D:\IdeaSpeace\jvm\java_pid8584.hprof ...
Heap dump file created [27646160 bytes in 0.090 secs]详细操作步骤
- 1、通过-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError拿到堆转储快照。
- 2、通过jprofiler工具分析堆转储快照，判断内存中导致OOM的对象是否必要？
- 2.1、不必要 -> 内存泄漏 -> 查看对象GC ROOT引用链，进而定位为何无法回收，最终找到泄漏位置加以解决
- 2.2、必要 -> 内存溢出 -> 调整堆大小、修改不合理代码。
- 2.2.1、调整堆大小：在机器内存允许的范围内，适当调整java虚拟机(-Xmx与-Xms)堆参数
- 2.2.2、修改不合理代码：检查代码中是否存在长生命周期的对象，不合理的存储结构设计（比如可以用long但是用map存）
虚拟机栈和本地方法栈溢出
- 1、栈深度过深（栈深度 > 虚拟机的最大深度） -》StackOverflowError异常。
注意：HotSpot虚拟机中不区分虚拟机栈和本地方法栈，所以栈容量只由-Xss设定（-Xoss参数设置本地方法栈大小不发挥作用）
- 2、创建线程数过多 -》OOM异常。
(创建线程数 * 线程栈内存) > (进程内存（操作系统限制）- 最大堆容量 - 最大方法区容量)
异常处理思路
- 1、StackOverflowError异常：根据打印出的堆栈信息去定位即可。
在使用默认-Xss参数的情况下，一般而言到达1000~2000的栈深度是完全没有问题的。（具体深度由压入的栈帧大小决定）
- 2、OOM异常：此时会提示
unable to create native thread表示线程数过多，- 2.1、线程数异常创建 -》 优化代码，减少不必要的线程创建
- 2.2、创建的线程均必须 -》 减少最大堆、减少栈容量，来提升创建线程数。
线程数过多引发OOM时，需反向调整堆大小，来给创建线程分配虚拟机栈提供更多可用内存。
异常代码演示
-
1、栈深度过深，引发SOF异常
java/** * VM Args：-Xss128k (使用-Xss参数减少栈内存容量) */ public class JavaVMStackSOF { private int stackLength = 1; public void stackLeak() { stackLength++; stackLeak(); } public static void main(String[] args) throws Throwable { JavaVMStackSOF oom = new JavaVMStackSOF(); try { oom.stackLeak(); } catch (Throwable e) { System.out.println("stack length:" + oom.stackLength); throw e; } } }运行结果 ：
textstack length:2298 Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError at com.dream.my.faceTest.jvm.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:11) at com.dream.my.faceTest.jvm.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:12) at com.dream.my.faceTest.jvm.JavaVMStackSOF.stackLeak(JavaVMStackSOF.java:12) ......后续异常堆栈信息省略 -
2、创建线程数过多，耗尽内存，引发 OOM异常： 重点提示: 如果运行上面这段代码，记得要先保存当前的工作。 因为在Windows平台的Java的线程是映射到操作系统的内核线程上，创建过多线程可能导致操作系统假死。
java/** * VM Args：-Xss2M （这时候不妨设大些，请在32位系统下运行） */ public class JavaVMStackOOM { private void dontStop() { while (true) { } } public void stackLeakByThread() { while (true) { Thread thread = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { dontStop(); } }); thread.start(); } } public static void main(String[] args) throws Throwable { JavaVMStackOOM oom = new JavaVMStackOOM(); oom.stackLeakByThread(); } }异常关键信息 ：
unable to create new native threadtextException in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread at java.lang.Thread.start0(Native Method) at java.lang.Thread.start(Thread.java:717) at com.dream.my.faceTest.jvm.JavaVMStackOOM.stackLeakByThread(JavaVMStackOOM.java:22) at com.dream.my.faceTest.jvm.JavaVMStackOOM.main(JavaVMStackOOM.java:28)
元空间溢出
- 背景：从jdk7起，方法区就被放在堆中
- 常见问题：使用aop动态生成大量字节码（cglib）导致OOM
异常排查思路
- 1、定位到
java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace即是方法区溢出。 - 2、确定是否使用了不必要的aop
- 3、如果类都是必要的，调大元空间的值
-XX:MaxMetaspaceSize
text
# 元空间调优参数
-XX:MaxMetaspaceSize //设置元空间最大值，推荐256M~512M，超过后报OOM（-1 为不限制大小）
-XX:MetaspaceSize //达到该值后，元空间进行第一次GC（GC后如仍超过，则扩容未原来的1.2倍）
-XX:MinMetaspaceFreeRatio //GC后，元空间最小空闲空间比率，不够则扩容
-XX:MaxMetaspaceFreeRatio //GC后，元空间最大空闲空间比率，多了则缩容异常演示代码(JDK8)
方法区的主要职责是用于存放类型的相关信息，如类名、访问修饰符、常量池、字段描述、方法描述等。 对于这部分区域的测试，基本的思路是运行时产生大量的类去填满方法区，直到溢出为止。
java
/**
* VM Args：-XX：MetaspaceSize=10M -XX：MaxMetaspaceSize=10M
* 借助CGLib使得方法区出现内存溢出异常
*/
public class JavaMethodAreaOOM {
public static void main(String[] args) {
while (true) {
Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(OOMObject.class);
enhancer.setUseCache(false);
enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
return proxy.invokeSuper(obj, args);
}
});
enhancer.create();
}
}
static class OOMObject {
}
}运行结果：
text
Caused by: java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace
at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method)
at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:756)
at sun.reflect.GeneratedMethodAccessor1.invoke(Unknown Source)
at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
at org.springframework.cglib.core.ReflectUtils.defineClass(ReflectUtils.java:554)
... 7 more本机直接内存溢出
直接内存不在jvm内存模型内，但也是有可能导致OOM.（典型的间接使用就是NIO）
异常定位排查思路
- 1、出现了OOM异常，但是Heap Dump文件很小，且期中没什么异常信息，此时就该考虑是不是直接内存溢出了。
- 2、调整直接内存大小
-XX：MaxDirectMemorySize 指定直接内存大小（默认与Java堆最大值一致）
异常演示代码
java
/**
* VM Args：-Xmx20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M
*/
public class DirectMemoryOOM {
private static final int _1MB = 1024 * 1024;
public static void main(String[] args) throws Exception {
Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
unsafeField.setAccessible(true);
//分配本机内存
Unsafe unsafe = (Unsafe) unsafeField.get(null);
while (true) {
//真正申请分配内存
unsafe.allocateMemory(_1MB);
}
}
}运行结果：
text
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError
at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method)
at com.dream.my.faceTest.jvm.DirectMemoryOOM.main(DirectMemoryOOM.java:23)