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Java常见的几种内存溢出类型及解决方案

1.JVM Heap(堆)溢出:java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space (堆内存溢出型)

     JVM在启动的时候会自动设置JVM Heap的值, 可以利用JVM提供的-Xmn -Xms -Xmx等选项可进行设置。Heap的大小是Young Generation 和Tenured Generaion 之和。在JVM中如果98%的时间是用于GC,且可用的Heap size 不足2%的时候将抛出此异常信息。
解决方法:手动设置JVM Heap(堆)的大小。

Java堆用于储存对象实例。当需要为对象实例分配内存,而堆的内存占用又已经达到-Xmx设置的最大值。将会抛出OutOfMemoryError异常。例子如下:


package com.demo.test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
 * VM Args: -Xms5m -Xmx5m
 */
public class HeapOOM {
    
    public static void main(String[] args) {
        int count = 0;
        List<Object> list = new ArrayList<Object>();
        while(true){
            list.add(new Object());
            System.out.println(++count);
        }
    }
}

然后在运行时通过工具设置jvm参数,如下:

设置-Xmx为5m。其中的一次测试结果为,当count的值累加到360145时,发生如下异常:
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:2245)
    at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:2219)
    at java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:213)
    at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(ArrayList.java:187)
    at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:411)
    at com.demo.test.HeapOOM.main(HeapOOM.java:12)

修改-Xmx为10m。其中的一次测试结果为,当count的值累加到540217时,发生OutOfMemoryError异常。随着-Xmx参数值的增大,java堆中可以存储的对象也越多。


2.PermGen space溢出: java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space(持久带内存溢出型)

      PermGen space的全称是Permanent Generation space,是指内存的永久保存区域。为什么会内存溢出,这是由于这块内存主要是被JVM存放Class和Meta信息的,Class在被Load的时候被放入PermGen space区域,它和存放Instance的Heap区域不同,sun的 GC不会在主程序运行期对PermGen space进行清理,所以如果你的APP会载入很多CLASS的话,就很可能出现PermGen space溢出。一般发生在程序的启动阶段。

解决方法: 通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize设置永久代大小即可。

      方法区用于存放java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。在类装载器加载class文件到内存的过程中,虚拟机会提取其中的类型信息,并将这些信息存储到方法区。当需要存储类信息而方法区的内存占用又已经达到-XX:MaxPermSize设置的最大值,将会抛出OutOfMemoryError异常。对于这种情况的测试,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。这里需要借助CGLib直接操作字节码运行时,生成了大量的动态类。例子如下:


3.栈溢出: java.lang.StackOverflowError : Thread Stack space(栈内存溢出)

   栈溢出了,JVM依然是采用栈式的虚拟机,这个和C和Pascal都是一样的。函数的调用过程都体现在堆栈和退栈上了。调用构造函数的 “层”太多了,以致于把栈区溢出了。 通常来讲,一般栈区远远小于堆区的,因为函数调用过程往往不会多于上千层,而即便每个函数调用需要 1K的空间(这个大约相当于在一个C函数内声明了256个int类型的变量),那么栈区也不过是需要1MB的空间。通常栈的大小是1-2MB的。通俗一点讲就是单线程的程序需要的内存太大了。 通常递归也不要递归的层次过多,很容易溢出。

解决方法:1:修改程序。2:通过 -Xss: 来设置每个线程的Stack大小即可。


在Java虚拟机规范中,对这个区域规定了两种异常状况:StackOverflowErrorOutOfMemoryError异常。

(1)StackOverflowError异常 (线程运行过程中出现)

       每当java程序代码启动一个新线程时,Java虚拟机都会为它分配一个Java栈。Java栈以帧为单位保存线程的运行状态。当线程调用java方法时,虚拟机压入一个新的栈帧到该线程的java栈中。只要这个方法还没有返回,它就一直存在。如果线程的方法嵌套调用层次太多(如递归调用),随着java栈中帧的逐渐增多,最终会由于该线程java栈中所有栈帧大小总和大于-Xss设置的值,而产生StackOverflowError内存溢出异常。例子如下:

package com.demo.test;
/**
 * VM Args: -Xss128k
 */
public class JavaVMStackSOF {
    
    private int count = 0;
    public static void main(String[] args) {
        new JavaVMStackSOF().method(); // 线程调用递归方法,在此过程中虚拟机会不断的向该线程的java栈中添加栈帧
    }
    
    public void method() {
        System.out.println(++count);
        method();
    }

}


(2)OutOfMemoryError异常(线程启动过程中出现)

java程序代码启动一个新线程时,没有足够的内存空间为该线程分配java栈(一个线程java栈的大小由-Xss参数确定),jvm则抛出OutOfMemoryError异常。例子如下:

package com.demo.test;
/**
 * VM Args: -Xss128k
 */
public class JavaVMStackOOM {
    public static void main(String[] args) {
        int count = 0;
        while (true) { // 无限创建线程堆满内存空间,等到内存不足的时候,再创建线程时会抛出异常
            Thread thread = new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    while (true) {
                        try {
                            Thread.sleep(5000);
                        } catch (Exception e) {
                        }
                    }
                }
            });
            thread.start();
            System.out.println(++count);
        }
    }
}

随着-Xss参数值的增大,java程序可以创建的总线程数越少。为每个线程的Stack设置大小,而最佳值应该是128K,默认值好像是512k。


Server容器启动的时候我们经常关心和设置JVM的几个参数如下:

-Xms:java Heap初始大小, 默认是物理内存的1/64。

-Xmx:java Heap最大值,不可超过物理内存。

-Xmn:young generation的heap大小,一般设置为Xmx的3、4分之一 。增大年轻代后,将会减小年老代大小,可以根据监控合理设置。

-Xss:每个线程的Stack大小,而最佳值应该是128K,默认值好像是512k。

-XX:PermSize:设定内存的永久保存区初始大小,缺省值为64M。

-XX:MaxPermSize:设定内存的永久保存区最大大小,缺省值为64M。

-XX:SurvivorRatio:Eden区与Survivor区的大小比值,设置为8,则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:8,一个Survivor区占整个年轻代的1/10。

-XX:+UseParallelGC:F年轻代使用并发收集,而年老代仍旧使用串行收集。

-XX:+UseParNewGC:设置年轻代为并行收集,JDK5.0以上,JVM会根据系统配置自行设置,所无需再设置此值。

-XX:ParallelGCThreads:并行收集器的线程数,值最好配置与处理器数目相等 同样适用于CMS。

-XX:+UseParallelOldGC:年老代垃圾收集方式为并行收集(Parallel Compacting)。

-XX:MaxGCPauseMillis:每次年轻代垃圾回收的最长时间(最大暂停时间),如果无法满足此时间,JVM会自动调整年轻代大小,以满足此值。

-XX:+ScavengeBeforeFullGC:Full GC前调用YGC,默认是true。


2019-10-29