轉(zhuǎn)自Java內(nèi)存溢出(OOM)異常完全指南

我的職業(yè)生涯中見過數(shù)以千計的內(nèi)存溢出異常均與下文中的8種情況相關(guān)阐斜。本文分析什么情況會導致這些異常出現(xiàn)缩赛，提供示例代碼的同時為您提供解決指南恳不。
Nikita Salnikov-Tarnovski
Plumbr Co-Founder and VP of Engineering
本文內(nèi)容來源于Plumbr何荚，對原文內(nèi)容有刪減和補充

這也許是目前最為完整的Java OOM異常的解決指南稻爬。

1丑婿、java.lang.OutOfMemoryError:Java heap space

Java應(yīng)用程序在啟動時會指定所需要的內(nèi)存大小口予，它被分割成兩個不同的區(qū)域：Heap space（堆空間）和Permgen（永久代）：

JVM內(nèi)存模型示意圖

這兩個區(qū)域的大小可以在JVM（Java虛擬機）啟動時通過參數(shù)-Xmx和-XX:MaxPermSize設(shè)置娄周，如果你沒有顯式設(shè)置，則將使用特定平臺的默認值沪停。

當應(yīng)用程序試圖向堆空間添加更多的數(shù)據(jù)煤辨，但堆卻沒有足夠的空間來容納這些數(shù)據(jù)時，將會觸發(fā)java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space異常木张。需要注意的是：即使有足夠的物理內(nèi)存可用众辨，只要達到堆空間設(shè)置的大小限制，此異常仍然會被觸發(fā)舷礼。

原因分析

觸發(fā)java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space最常見的原因就是應(yīng)用程序需要的堆空間是XXL號的鹃彻，但是JVM提供的卻是S號。解決方法也很簡單妻献，提供更大的堆空間即可蛛株。除了前面的因素還有更復雜的成因：

• 流量/數(shù)據(jù)量峰值：應(yīng)用程序在設(shè)計之初均有用戶量和數(shù)據(jù)量的限制，某一時刻育拨，當用戶數(shù)量或數(shù)據(jù)量突然達到一個峰值谨履，并且這個峰值已經(jīng)超過了設(shè)計之初預(yù)期的閾值，那么以前正常的功能將會停止熬丧，并觸發(fā)java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space異常笋粟。
• 內(nèi)存泄漏：特定的編程錯誤會導致你的應(yīng)用程序不停的消耗更多的內(nèi)存，每次使用有內(nèi)存泄漏風險的功能就會留下一些不能被回收的對象到堆空間中，隨著時間的推移害捕，泄漏的對象會消耗所有的堆空間绿淋，最終觸發(fā)java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space錯誤。

示例

①尝盼、簡單示例

首先看一個非常簡單的示例吞滞，下面的代碼試圖創(chuàng)建2 x 1024 x 1024個元素的整型數(shù)組，當你嘗試編譯并指定12M堆空間運行時（java -Xmx12m OOM）將會失敗并拋出java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space錯誤东涡，而當你指定13M堆空間時冯吓，將正常的運行。

class OOM {
    static final int SIZE=2*1024*1024;
    public static void main(String[] a) {
        int[] i = new int[SIZE];
    }
}

運行如下：

D:\>javac OOM.java
D:\>java -Xmx12m OOM
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
        at OOM.main(OOM.java:4)
D:\>java -Xmx13m OOM

②疮跑、內(nèi)存泄漏示例

在Java中组贺，當開發(fā)者創(chuàng)建一個新對象（比如：new Integer(5)）時，不需要自己開辟內(nèi)存空間祖娘，而是把它交給JVM失尖。在應(yīng)用程序整個生命周期類，JVM負責檢查哪些對象可用渐苏，哪些對象未被使用掀潮。未使用對象將被丟棄，其占用的內(nèi)存也將被回收琼富，這一過程被稱為垃圾回收仪吧。JVM負責垃圾回收的模塊集合被稱為垃圾回收器（GC）。

Java的內(nèi)存自動管理機制依賴于GC定期查找未使用對象并刪除它們鞠眉。Java中的內(nèi)存泄漏是由于GC無法識別一些已經(jīng)不再使用的對象薯鼠，而這些未使用的對象一直留在堆空間中，這種堆積最終會導致java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space錯誤械蹋。

我們可以非常容易的寫出導致內(nèi)存泄漏的Java代碼：

public class KeylessEntry {

    static class Key {
        Integer id;

        Key(Integer id) {
            this.id = id;
        }

        @Override
        public int hashCode() {
            return id.hashCode();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Map<Key,String> m = new HashMap<Key,String>();
        while(true) {
            for(int i=0;i<10000;i++) {
                if(!m.containsKey(new Key(i))) {
                    m.put(new Key(i), "Number:" + i);
                }
            }
        }
    }
}

代碼中HashMap為本地緩存出皇，第一次while循環(huán)，會將10000個元素添加到緩存中哗戈。后面的while循環(huán)中郊艘，由于key已經(jīng)存在于緩存中，緩存的大小將一直會維持在10000。但事實真的如此嗎？由于Key實體沒有實現(xiàn)equals()方法狸棍，導致for循環(huán)中每次執(zhí)行m.containsKey(new Key(i))結(jié)果均為false，其結(jié)果就是HashMap中的元素將一直增加奈附。

隨著時間的推移，越來越多的Key對象進入堆空間且不能被垃圾收集器回收（m為局部變量煮剧，GC會認為這些對象一直可用，所以不會回收），直到所有的堆空間被占用勉盅，最后拋出java.lang.OutOfMemoryError:Java heap space佑颇。

上面的代碼直接運行可能很久也不會拋出異常，可以在啟動時使用-Xmx參數(shù)草娜，設(shè)置堆內(nèi)存大小挑胸，或者在for循環(huán)后打印HashMap的大小，執(zhí)行后會發(fā)現(xiàn)HashMap的size一直再增長宰闰。

解決方法也非常簡單茬贵，只要Key實現(xiàn)自己的equals方法即可：

Override
public boolean equals(Object o) {
    boolean response = false;
    if (o instanceof Key) {
        response = (((Key)o).id).equals(this.id);
    }
    return response;
}

解決方案

第一個解決方案是顯而易見的，你應(yīng)該確保有足夠的堆空間來正常運行你的應(yīng)用程序移袍，在JVM的啟動配置中增加如下配置：

-Xmx1024m

上面的配置分配1024M堆空間給你的應(yīng)用程序解藻，當然你也可以使用其他單位，比如用G表示GB葡盗，K表示KB螟左。下面的示例都表示最大堆空間為1GB：

java -Xmx1073741824 com.mycompany.MyClass
java -Xmx1048576k com.mycompany.MyClass
java -Xmx1024m com.mycompany.MyClass
java -Xmx1g com.mycompany.MyClass

然后，更多的時候觅够，單純地增加堆空間不能解決所有的問題胶背。如果你的程序存在內(nèi)存泄漏，一味的增加堆空間也只是推遲java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space錯誤出現(xiàn)的時間而已喘先，并未解決這個隱患钳吟。除此之外，垃圾收集器在GC時窘拯，應(yīng)用程序會停止運行直到GC完成红且，而增加堆空間也會導致GC時間延長，進而影響程序的吞吐量树枫。

如果你想完全解決這個問題直焙，那就好好提升自己的編程技能吧，當然運用好Debuggers, profilers, heap dump analyzers等工具砂轻，可以讓你的程序最大程度的避免內(nèi)存泄漏問題奔誓。

2、java.lang.OutOfMemoryError:GC overhead limit exceeded

Java運行時環(huán)境（JRE）包含一個內(nèi)置的垃圾回收進程搔涝，而在許多其他的編程語言中厨喂，開發(fā)者需要手動分配和釋放內(nèi)存。

Java應(yīng)用程序只需要開發(fā)者分配內(nèi)存庄呈，每當在內(nèi)存中特定的空間不再使用時蜕煌，一個單獨的垃圾收集進程會清空這些內(nèi)存空間。垃圾收集器怎樣檢測內(nèi)存中的某些空間不再使用已經(jīng)超出本文的范圍诬留，但你只需要相信GC可以做好這些工作即可斜纪。

默認情況下贫母，當應(yīng)用程序花費超過98%的時間用來做GC并且回收了不到2%的堆內(nèi)存時，會拋出java.lang.OutOfMemoryError:GC overhead limit exceeded錯誤盒刚。具體的表現(xiàn)就是你的應(yīng)用幾乎耗盡所有可用內(nèi)存腺劣，并且GC多次均未能清理干凈。

原因分析

java.lang.OutOfMemoryError:GC overhead limit exceeded錯誤是一個信號因块，示意你的應(yīng)用程序在垃圾收集上花費了太多時間但卻沒有什么卵用橘原。默認超過98%的時間用來做GC卻回收了不到2%的內(nèi)存時將會拋出此錯誤。那如果沒有此限制會發(fā)生什么呢涡上？GC進程將被重啟趾断，100%的CPU將用于GC，而沒有CPU資源用于其他正常的工作吩愧。如果一個工作本來只需要幾毫秒即可完成芋酌，現(xiàn)在卻需要幾分鐘才能完成，我想這種結(jié)果誰都沒有辦法接受耻警。

所以java.lang.OutOfMemoryError:GC overhead limit exceeded也可以看做是一個fail-fast（快速失敻舻铡）實戰(zhàn)的實例。

示例

下面的代碼初始化一個map并在無限循環(huán)中不停的添加鍵值對甘穿，運行后將會拋出GC overhead limit exceeded錯誤：

public class Wrapper {
    public static void main(String args[]) throws Exception {
        Map map = System.getProperties();
        Random r = new Random();
        while (true) {
            map.put(r.nextInt(), "value");
        }
    }
}

正如你所預(yù)料的那樣腮恩，程序不能正常的結(jié)束，事實上温兼，當我們使用如下參數(shù)啟動程序時：

java -Xmx100m -XX:+UseParallelGC Wrapper

我們很快就可以看到程序拋出java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded錯誤秸滴。但如果在啟動時設(shè)置不同的堆空間大小或者使用不同的GC算法，比如這樣：

java -Xmx10m -XX:+UseParallelGC Wrapper

我們將看到如下錯誤：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at java.util.Hashtable.rehash(Unknown Source)
    at java.util.Hashtable.addEntry(Unknown Source)
    at java.util.Hashtable.put(Unknown Source)
    at cn.moondev.Wrapper.main(Wrapper.java:12)

使用以下GC算法：-XX:+UseConcMarkSweepGC 或者-XX:+UseG1GC募判，啟動命令如下：

java -Xmx100m -XX:+UseConcMarkSweepGC Wrapper
java -Xmx100m -XX:+UseG1GC Wrapper

得到的結(jié)果是這樣的：

Exception: java.lang.OutOfMemoryError thrown from 
the UncaughtExceptionHandler in thread "main"

錯誤已經(jīng)被默認的異常處理程序捕獲荡含，并且沒有任何錯誤的堆棧信息輸出。

以上這些變化可以說明届垫，在資源有限的情況下释液，你根本無法無法預(yù)測你的應(yīng)用是怎樣掛掉的，什么時候會掛掉装处，所以在開發(fā)時误债，你不能僅僅保證自己的應(yīng)用程序在特定的環(huán)境下正常運行。

解決方案

首先是一個毫無誠意的解決方案妄迁，如果你僅僅是不想看到java.lang.OutOfMemoryError:GC overhead limit exceeded的錯誤信息寝蹈，可以在應(yīng)用程序啟動時添加如下JVM參數(shù)：

-XX:-UseGCOverheadLimit

但是強烈建議不要使用這個選項，因為這樣并沒有解決任何問題登淘，只是推遲了錯誤出現(xiàn)的時間箫老，錯誤信息也變成了我們更熟悉的java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space而已。

另一個解決方案黔州，如果你的應(yīng)用程序確實內(nèi)存不足耍鬓，增加堆內(nèi)存會解決GC overhead limit問題阔籽，就如下面這樣，給你的應(yīng)用程序1G的堆內(nèi)存：

java -Xmx1024m com.yourcompany.YourClass

但如果你想確保你已經(jīng)解決了潛在的問題牲蜀，而不是掩蓋java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded錯誤仿耽，那么你不應(yīng)該僅止步于此。你要記得還有profilers和memory dump analyzers這些工具各薇，你需要花費更多的時間和精力來查找問題。還有一點需要注意君躺，這些工具在Java運行時有顯著的開銷峭判，因此不建議在生產(chǎn)環(huán)境中使用。

3棕叫、java.lang.OutOfMemoryError:Permgen space

Java中堆空間是JVM管理的最大一塊內(nèi)存空間林螃，可以在JVM啟動時指定堆空間的大小，其中堆被劃分成兩個不同的區(qū)域：新生代（Young）和老年代（Tenured）俺泣，新生代又被劃分為3個區(qū)域：Eden疗认、From Survivor、To Survivor伏钠，如下圖所示横漏。

圖片來源：并發(fā)編程網(wǎng).png

java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space錯誤就表明持久代所在區(qū)域的內(nèi)存已被耗盡。

原因分析

要理解java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space出現(xiàn)的原因熟掂，首先需要理解Permanent Generation Space的用處是什么缎浇。持久代主要存儲的是每個類的信息，比如：類加載器引用赴肚、運行時常量池（所有常量素跺、字段引用、方法引用誉券、屬性）指厌、字段(Field)數(shù)據(jù)、方法(Method)數(shù)據(jù)踊跟、方法代碼踩验、方法字節(jié)碼等等。我們可以推斷出琴锭，PermGen的大小取決于被加載類的數(shù)量以及類的大小晰甚。

因此，我們可以得出出現(xiàn)java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space錯誤的原因是：太多的類或者太大的類被加載到permanent generation（持久代）决帖。

示例

①厕九、最簡單的示例

正如前面所描述的，PermGen的使用與加載到JVM類的數(shù)量有密切關(guān)系地回，下面是一個最簡單的示例：

import javassist.ClassPool;
public class MicroGenerator {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        for (int i = 0; i < 100_000_000; i++) {
            generate("cn.moondev.User" + i);
        }
    }

    public static Class generate(String name) throws Exception {
        ClassPool pool = ClassPool.getDefault();
        return pool.makeClass(name).toClass();
    }
}

運行時請設(shè)置JVM參數(shù)：-XX:MaxPermSize=5m扁远，值越小越好俊鱼。需要注意的是JDK8已經(jīng)完全移除持久代空間，取而代之的是元空間（Metaspace）畅买，所以示例最好的JDK1.7或者1.6下運行并闲。

代碼在運行時不停的生成類并加載到持久代中，直到撐滿持久代內(nèi)存空間谷羞，最后拋出java.lang.OutOfMemoryError:Permgen space帝火。代碼中類的生成使用了javassist庫。

②湃缎、Redeploy-time

更復雜和實際的一個例子就是Redeploy（重新部署犀填，你可以想象一下你開發(fā)時，點擊eclipse的reploy按鈕或者使用idea時按ctrl + F5時的過程）嗓违。在從服務(wù)器卸載應(yīng)用程序時九巡，當前的classloader以及加載的class在沒有實例引用的情況下，持久代的內(nèi)存空間會被GC清理并回收蹂季。如果應(yīng)用中有類的實例對當前的classloader的引用冕广，那么Permgen區(qū)的class將無法被卸載，導致Permgen區(qū)的內(nèi)存一直增加直到出現(xiàn)Permgen space錯誤偿洁。

不幸的是撒汉，許多第三方庫以及糟糕的資源處理方式（比如：線程、JDBC驅(qū)動程序父能、文件系統(tǒng)句柄）使得卸載以前使用的類加載器變成了一件不可能的事神凑。反過來就意味著在每次重新部署過程中，應(yīng)用程序所有的類的先前版本將仍然駐留在Permgen區(qū)中何吝，你的每次部署都將生成幾十甚至幾百M的垃圾溉委。

就以線程和JDBC驅(qū)動來說說。很多人都會使用線程來處理一下周期性或者耗時較長的任務(wù)爱榕，這個時候一定要注意線程的生命周期問題瓣喊，你需要確保線程不能比你的應(yīng)用程序活得還長。否則黔酥，如果應(yīng)用程序已經(jīng)被卸載藻三，線程還在繼續(xù)運行，這個線程通常會維持對應(yīng)用程序的classloader的引用跪者，造成的結(jié)果就不再多說棵帽。多說一句，開發(fā)者有責任處理好這個問題渣玲，特別是如果你是第三方庫的提供者的話逗概，一定要提供線程關(guān)閉接口來處理清理工作。

讓我們想象一個使用JDBC驅(qū)動程序連接到關(guān)系數(shù)據(jù)庫的示例應(yīng)用程序忘衍。當應(yīng)用程序部署到服務(wù)器上的時：服務(wù)器創(chuàng)建一個classloader實例來加載應(yīng)用所有的類（包含相應(yīng)的JDBC驅(qū)動）逾苫。根據(jù)JDBC規(guī)范卿城，JDBC驅(qū)動程序（比如：com.mysql.jdbc.Driver）會在初始化時將自己注冊到java.sql.DriverManager中。該注冊過程中會將驅(qū)動程序的一個實例存儲在DriverManager的靜態(tài)字段內(nèi)铅搓，代碼可以參考：

// com.mysql.jdbc.Driver源碼
package com.mysql.jdbc;

public class Driver extends NonRegisteringDriver implements java.sql.Driver {
    public Driver() throws SQLException {
    }
    static {
        try {
            DriverManager.registerDriver(new Driver());
        } catch (SQLException var1) {
            throw new RuntimeException("Can\'t register driver!");
        }
    }
}
// // // // // // // // // //
// 再看下DriverManager對應(yīng)代碼
private final static CopyOnWriteArrayList<DriverInfo> registeredDrivers = new CopyOnWriteArrayList<>();

public static synchronized void registerDriver(java.sql.Driver driver,DriverAction da) throws SQLException {
    if(driver != null) {
        registeredDrivers.addIfAbsent(new DriverInfo(driver, da));
    } else {
        throw new NullPointerException();
    }
}

現(xiàn)在瑟押，當從服務(wù)器上卸載應(yīng)用程序的時候，java.sql.DriverManager仍將持有那個驅(qū)動程序的引用星掰，進而持有用于加載應(yīng)用程序的classloader的一個實例的引用多望。這個classloader現(xiàn)在仍然引用著應(yīng)用程序的所有類。如果此程序啟動時需要加載2000個類氢烘，占用約10MB永久代（PermGen）內(nèi)存便斥，那么只需要5~10次重新部署，就會將默認大小的永久代（PermGen）塞滿威始，然后就會觸發(fā)java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space錯誤并崩潰。

解決方案

① 解決初始化時的OutOfMemoryError

當在應(yīng)用程序啟動期間觸發(fā)由于PermGen耗盡引起的OutOfMemoryError時像街，解決方案很簡單黎棠。 應(yīng)用程序需要更多的空間來加載所有的類到PermGen區(qū)域，所以我們只需要增加它的大小镰绎。 為此脓斩，請更改應(yīng)用程序啟動配置，并添加（或增加畴栖，如果存在）-XX：MaxPermSize參數(shù)随静，類似于以下示例：

java -XX:MaxPermSize=512m com.yourcompany.YourClass

② 解決Redeploy時的OutOfMemoryError

分析dump文件：首先，找出引用在哪里被持有吗讶；其次燎猛，給你的web應(yīng)用程序添加一個關(guān)閉的hook，或者在應(yīng)用程序卸載后移除引用照皆。你可以使用如下命令導出dump文件：

jmap -dump:format=b,file=dump.hprof <process-id>

如果是你自己代碼的問題請及時修改重绷，如果是第三方庫，請試著搜索一下是否存在"關(guān)閉"接口膜毁，如果沒有給開發(fā)者提交一個bug或者issue吧昭卓。

③ 解決運行時OutOfMemoryError

首先你需要檢查是否允許GC從PermGen卸載類，JVM的標準配置相當保守瘟滨，只要類一創(chuàng)建候醒，即使已經(jīng)沒有實例引用它們，其仍將保留在內(nèi)存中杂瘸，特別是當應(yīng)用程序需要動態(tài)創(chuàng)建大量的類但其生命周期并不長時倒淫，允許JVM卸載類對應(yīng)用大有助益，你可以通過在啟動腳本中添加以下配置參數(shù)來實現(xiàn)：

-XX:+CMSClassUnloadingEnabled

默認情況下胧沫，這個配置是未啟用的昌简，如果你啟用它占业，GC將掃描PermGen區(qū)并清理已經(jīng)不再使用的類。但請注意纯赎，這個配置只在UseConcMarkSweepGC的情況下生效谦疾，如果你使用其他GC算法，比如：ParallelGC或者Serial GC時犬金，這個配置無效念恍。所以使用以上配置時，請配合：

-XX:+UseConcMarkSweepGC

如果你已經(jīng)確保JVM可以卸載類晚顷，但是仍然出現(xiàn)內(nèi)存溢出問題峰伙，那么你應(yīng)該繼續(xù)分析dump文件，使用以下命令生成dump文件：

jmap -dump:file=dump.hprof,format=b <process-id>

當你拿到生成的堆轉(zhuǎn)儲文件该默，并利用像Eclipse Memory Analyzer Toolkit這樣的工具來尋找應(yīng)該卸載卻沒被卸載的類加載器瞳氓，然后對該類加載器加載的類進行排查，找到可疑對象栓袖，分析使用或者生成這些類的代碼匣摘，查找產(chǎn)生問題的根源并解決它。

4裹刮、java.lang.OutOfMemoryError:Metaspace

前文已經(jīng)提過音榜，PermGen區(qū)域用于存儲類的名稱和字段，類的方法捧弃，方法的字節(jié)碼赠叼，常量池，JIT優(yōu)化等违霞，但從Java8開始嘴办，Java中的內(nèi)存模型發(fā)生了重大變化：引入了稱為Metaspace的新內(nèi)存區(qū)域，而刪除了PermGen區(qū)域买鸽。請注意：不是簡單的將PermGen區(qū)所存儲的內(nèi)容直接移到Metaspace區(qū)户辞，PermGen區(qū)中的某些部分，已經(jīng)移動到了普通堆里面癞谒。

OOM-example-metaspace底燎，圖片來源：Plumbr

原因分析

Java8做出如此改變的原因包括但不限于：

• 應(yīng)用程序所需要的PermGen區(qū)大小很難預(yù)測，設(shè)置太小會觸發(fā)PermGen OutOfMemoryError錯誤弹砚，過度設(shè)置導致資源浪費双仍。
• 提升GC性能，在HotSpot中的每個垃圾收集器需要專門的代碼來處理存儲在PermGen中的類的元數(shù)據(jù)信息桌吃。從PermGen分離類的元數(shù)據(jù)信息到Metaspace朱沃，由于Metaspace的分配具有和Java Heap相同的地址空間，因此Metaspace和Java Heap可以無縫的管理，而且簡化了FullGC的過程逗物，以至將來可以并行的對元數(shù)據(jù)信息進行垃圾收集搬卒，而沒有GC暫停。
• 支持進一步優(yōu)化翎卓，比如：G1并發(fā)類的卸載契邀，也算為將來做準備吧

正如你所看到的，元空間大小的要求取決于加載的類的數(shù)量以及這種類聲明的大小失暴。 所以很容易看到java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace主要原因：太多的類或太大的類加載到元空間坯门。

示例

正如上文中所解釋的，元空間的使用與加載到JVM中的類的數(shù)量密切相關(guān)逗扒。 下面的代碼是最簡單的例子：

public class Metaspace {
    static javassist.ClassPool cp = javassist.ClassPool.getDefault();

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        for (int i = 0; ; i++) { 
            Class c = cp.makeClass("eu.plumbr.demo.Generated" + i).toClass();
            System.out.println(i);
        }
    }
}

程序運行中不停的生成新類古戴，所有的這些類的定義將被加載到Metaspace區(qū)，直到空間被完全占用并且拋出java.lang.OutOfMemoryError:Metaspace矩肩。當使用-XX：MaxMetaspaceSize = 32m啟動時现恼，大約加載30000多個類時就會死機。

31023
31024
Exception in thread "main" javassist.CannotCompileException: by java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace
    at javassist.ClassPool.toClass(ClassPool.java:1170)
    at javassist.ClassPool.toClass(ClassPool.java:1113)
    at javassist.ClassPool.toClass(ClassPool.java:1071)
    at javassist.CtClass.toClass(CtClass.java:1275)
    at cn.moondev.book.Metaspace.main(Metaspace.java:12)
    .....

解決方案

第一個解決方案是顯而易見的黍檩，既然應(yīng)用程序會耗盡內(nèi)存中的Metaspace區(qū)空間述暂，那么應(yīng)該增加其大小，更改啟動配置增加如下參數(shù)：

// 告訴JVM：Metaspace允許增長到512建炫，然后才能拋出異常
-XX：MaxMetaspaceSize = 512m

另一個方法就是刪除此參數(shù)來完全解除對Metaspace大小的限制（默認是沒有限制的）。默認情況下疼蛾，對于64位服務(wù)器端JVM肛跌，MetaspaceSize默認大小是21M（初始限制值），一旦達到這個限制值察郁，F(xiàn)ullGC將被觸發(fā)進行類卸載衍慎，并且這個限制值將會被重置彼城，新的限制值依賴于Metaspace的剩余容量滓彰。如果沒有足夠空間被釋放，這個限制值將會上升壶愤，反之亦然麦轰。在技術(shù)上Metaspace的尺寸可以增長到交換空間乔夯，而這個時候本地內(nèi)存分配將會失敗（更具體的分析款侵，可以參考：Java PermGen 去哪里了?）末荐。

你可以通過修改各種啟動參數(shù)來“快速修復”這些內(nèi)存溢出錯誤，但你需要正確區(qū)分你是否只是推遲或者隱藏了java.lang.OutOfMemoryError的癥狀新锈。如果你的應(yīng)用程序確實存在內(nèi)存泄漏或者本來就加載了一些不合理的類甲脏，那么所有這些配置都只是推遲問題出現(xiàn)的時間而已，實際也不會改善任何東西。

5块请、java.lang.OutOfMemoryError:Unable to create new native thread

一個思考線程的方法是將線程看著是執(zhí)行任務(wù)的工人娜氏，如果你只有一個工人，那么他同時只能執(zhí)行一項任務(wù)墩新，但如果你有十幾個工人贸弥，就可以同時完成你幾個任務(wù)。就像這些工人都在物理世界抖棘，JVM中的線程完成自己的工作也是需要一些空間的茂腥，當有足夠多的線程卻沒有那么多的空間時就會像這樣：

image.png

出現(xiàn)java.lang.OutOfMemoryError:Unable to create new native thread就意味著Java應(yīng)用程序已達到其可以啟動線程數(shù)量的極限了。

原因分析

當JVM向OS請求創(chuàng)建一個新線程時切省，而OS卻無法創(chuàng)建新的native線程時就會拋出Unable to create new native thread錯誤最岗。一臺服務(wù)器可以創(chuàng)建的線程數(shù)依賴于物理配置和平臺，建議運行下文中的示例代碼來測試找出這些限制朝捆“愣桑總體上來說，拋出此錯誤會經(jīng)過以下幾個階段：

• 運行在JVM內(nèi)的應(yīng)用程序請求創(chuàng)建一個新的線程
• JVM向OS請求創(chuàng)建一個新的native線程
• OS嘗試創(chuàng)建一個新的native線程芙盘，這時需要分配內(nèi)存給新的線程
• OS拒絕分配內(nèi)存給線程驯用，因為32位Java進程已經(jīng)耗盡內(nèi)存地址空間（2-4GB內(nèi)存地址已被命中）或者OS的虛擬內(nèi)存已經(jīng)完全耗盡
• Unable to create new native thread錯誤將被拋出

示例

下面的示例不能的創(chuàng)建并啟動新的線程。當代碼運行時儒老，很快達到OS的線程數(shù)限制蝴乔，并拋出Unable to create new native thread錯誤。

while(true){
    new Thread(new Runnable(){
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep(10000000);
            } catch(InterruptedException e) { }        
        }    
    }).start();
}

解決方案

有時驮樊，你可以通過在OS級別增加線程數(shù)限制來繞過這個錯誤薇正。如果你限制了JVM可在用戶空間創(chuàng)建的線程數(shù)，那么你可以檢查并增加這個限制：

// macOS 10.12上執(zhí)行
$ ulimit -u
709

當你的應(yīng)用程序產(chǎn)生成千上萬的線程囚衔，并拋出此異常挖腰，表示你的程序已經(jīng)出現(xiàn)了很嚴重的編程錯誤，我不覺得應(yīng)該通過修改參數(shù)來解決這個問題练湿，不管是OS級別的參數(shù)還是JVM啟動參數(shù)猴仑。更可取的辦法是分析你的應(yīng)用是否真的需要創(chuàng)建如此多的線程來完成任務(wù)？是否可以使用線程池或者說線程池的數(shù)量是否合適肥哎？是否可以更合理的拆分業(yè)務(wù)來實現(xiàn).....

6辽俗、java.lang.OutOfMemoryError:Out of swap space?

Java應(yīng)用程序在啟動時會指定所需要的內(nèi)存大小，可以通過-Xmx和其他類似的啟動參數(shù)來指定篡诽。在JVM請求的總內(nèi)存大于可用物理內(nèi)存的情況下榆苞，操作系統(tǒng)會將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)交換到磁盤上去。

圖片來源：plumbr

Out of swap space?表示交換空間也將耗盡霞捡，并且由于缺少物理內(nèi)存和交換空間坐漏，再次嘗試分配內(nèi)存也將失敗。

原因分析

當應(yīng)用程序向JVM native heap請求分配內(nèi)存失敗并且native heap也即將耗盡時，JVM會拋出Out of swap space錯誤赊琳。該錯誤消息中包含分配失敗的大薪重病（以字節(jié)為單位）和請求失敗的原因。

Native Heap Memory是JVM內(nèi)部使用的Memory躏筏，這部分的Memory可以通過JDK提供的JNI的方式去訪問板丽，這部分Memory效率很高，但是管理需要自己去做趁尼，如果沒有把握最好不要使用埃碱，以防出現(xiàn)內(nèi)存泄露問題。JVM 使用Native Heap Memory用來優(yōu)化代碼載入（JTI代碼生成）酥泞，臨時對象空間申請砚殿，以及JVM內(nèi)部的一些操作。

這個問題往往發(fā)生在Java進程已經(jīng)開始交換的情況下芝囤，現(xiàn)代的GC算法已經(jīng)做得足夠好了似炎，當時當面臨由于交換引起的延遲問題時，GC暫停的時間往往會讓大多數(shù)應(yīng)用程序不能容忍悯姊。

java.lang.OutOfMemoryError:Out of swap space?往往是由操作系統(tǒng)級別的問題引起的羡藐，例如：

• 操作系統(tǒng)配置的交換空間不足。
• 系統(tǒng)上的另一個進程消耗所有內(nèi)存資源悯许。

還有可能是本地內(nèi)存泄漏導致應(yīng)用程序失敗仆嗦，比如：應(yīng)用程序調(diào)用了native code連續(xù)分配內(nèi)存，但卻沒有被釋放先壕。

解決方案

解決這個問題有幾個辦法瘩扼，通常最簡單的方法就是增加交換空間，不同平臺實現(xiàn)的方式會有所不同启上，比如在Linux下可以通過如下命令實現(xiàn)：

# 原作者使用，由于我手里并沒有Linux環(huán)境店印，所以并未測試
# 創(chuàng)建并附加一個大小為640MB的新交換文件
swapoff -a 
dd if=/dev/zero of=swapfile bs=1024 count=655360
mkswap swapfile
swapon swapfile

Java GC會掃描內(nèi)存中的數(shù)據(jù)冈在，如果是對交換空間運行垃圾回收算法會使GC暫停的時間增加幾個數(shù)量級，因此你應(yīng)該慎重考慮使用上文增加交換空間的方法按摘。

如果你的應(yīng)用程序部署在JVM需要同其他進程激烈競爭獲取資源的物理機上包券，建議將服務(wù)隔離到單獨的虛擬機中

但在許多情況下，您唯一真正可行的替代方案是：

• 升級機器以包含更多內(nèi)存
• 優(yōu)化應(yīng)用程序以減少其內(nèi)存占用

當您轉(zhuǎn)向優(yōu)化路徑時炫贤，使用內(nèi)存轉(zhuǎn)儲分析程序來檢測內(nèi)存中的大分配是一個好的開始溅固。

7、java.lang.OutOfMemoryError:Requested array size exceeds VM limit

Java對應(yīng)用程序可以分配的最大數(shù)組大小有限制兰珍。不同平臺限制有所不同侍郭，但通常在1到21億個元素之間。

圖片來源：plumbr

當你遇到Requested array size exceeds VM limit錯誤時，意味著你的應(yīng)用程序試圖分配大于Java虛擬機可以支持的數(shù)組亮元。

原因分析

該錯誤由JVM中的native code拋出猛计。 JVM在為數(shù)組分配內(nèi)存之前，會執(zhí)行特定于平臺的檢查：分配的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否在此平臺中是可尋址的爆捞。

你很少見到這個錯誤是因為Java數(shù)組的索引是int類型奉瘤。 Java中的最大正整數(shù)為2 ^ 31 - 1 = 2,147,483,647。 并且平臺特定的限制可以非常接近這個數(shù)字煮甥，例如：我的環(huán)境上(64位macOS盗温，運行Jdk1.8)可以初始化數(shù)組的長度高達2,147,483,645（Integer.MAX_VALUE-2）。如果再將數(shù)組的長度增加1到Integer.MAX_VALUE-1會導致熟悉的OutOfMemoryError：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit

但是成肘，在使用OpenJDK 6的32位Linux上卖局，在分配具有大約11億個元素的數(shù)組時，您將遇到Requested array size exceeded VM limit的錯誤艇劫。 要理解你的特定環(huán)境的限制吼驶，運行下文中描述的小測試程序。

示例

for (int i = 3; i >= 0; i--) {
    try {
        int[] arr = new int[Integer.MAX_VALUE-i];
        System.out.format("Successfully initialized an array with %,d elements.\n", Integer.MAX_VALUE-i);
    } catch (Throwable t) {
        t.printStackTrace();
    }
}

該示例重復四次店煞，并在每個回合中初始化一個長原語數(shù)組蟹演。 該程序嘗試初始化的數(shù)組的大小在每次迭代時增加1，最終達到Integer.MAX_VALUE顷蟀。 現(xiàn)在酒请，當使用Hotspot 7在64位Mac OS X上啟動代碼片段時，應(yīng)該得到類似于以下內(nèi)容的輸出：

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at eu.plumbr.demo.ArraySize.main(ArraySize.java:8)
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at eu.plumbr.demo.ArraySize.main(ArraySize.java:8)
java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
    at eu.plumbr.demo.ArraySize.main(ArraySize.java:8)
java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
    at eu.plumbr.demo.ArraySize.main(ArraySize.java:8)

注意鸣个，在出現(xiàn)Requested array size exceeded VM limit之前羞反，出現(xiàn)了更熟悉的java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space。 這是因為初始化2 ^ 31-1個元素的數(shù)組需要騰出8G的內(nèi)存空間囤萤，大于JVM使用的默認值昼窗。

解決方案

java.lang.OutOfMemoryError:Requested array size exceeds VM limit可能會在以下任一情況下出現(xiàn)：

• 數(shù)組增長太大，最終大小在平臺限制和Integer.MAX_INT之間
• 你有意分配大于2 ^ 31-1個元素的數(shù)組

在第一種情況下涛舍，檢查你的代碼庫澄惊，看看你是否真的需要這么大的數(shù)組。也許你可以減少數(shù)組的大小富雅，或者將數(shù)組分成更小的數(shù)據(jù)塊掸驱，然后分批處理數(shù)據(jù)。

在第二種情況下没佑，記住Java數(shù)組是由int索引的毕贼。因此，當在平臺中使用標準數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時蛤奢，數(shù)組不能超過2 ^ 31-1個元素鬼癣。事實上陶贼，在編譯時就會出錯：error：integer number too large。

8扣溺、Out of memory:Kill process or sacrifice child

為了理解這個錯誤骇窍，我們需要補充一點操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識。操作系統(tǒng)是建立在進程的概念之上锥余，這些進程在內(nèi)核中作業(yè)腹纳，其中有一個非常特殊的進程，名叫“內(nèi)存殺手（Out of memory killer）”驱犹。當內(nèi)核檢測到系統(tǒng)內(nèi)存不足時嘲恍，OOM killer被激活，然后選擇一個進程殺掉雄驹。哪一個進程這么倒霉呢佃牛？選擇的算法和想法都很樸實：誰占用內(nèi)存最多，誰就被干掉医舆。如果你對OOM Killer感興趣的話俘侠，建議你閱讀參考資料2中的文章。

OOM Killer蔬将，圖片來源：plumbr

當可用虛擬虛擬內(nèi)存(包括交換空間)消耗到讓整個操作系統(tǒng)面臨風險時爷速，就會產(chǎn)生Out of memory:Kill process or sacrifice child錯誤。在這種情況下霞怀，OOM Killer會選擇“流氓進程”并殺死它惫东。

原因分析

默認情況下，Linux內(nèi)核允許進程請求比系統(tǒng)中可用內(nèi)存更多的內(nèi)存毙石，但大多數(shù)進程實際上并沒有使用完他們所分配的內(nèi)存廉沮。這就跟現(xiàn)實生活中的寬帶運營商類似，他們向所有消費者出售一個100M的帶寬徐矩，遠遠超過用戶實際使用的帶寬滞时，一個10G的鏈路可以非常輕松的服務(wù)100個(10G/100M)用戶，但實際上寬帶運行商往往會把10G鏈路用于服務(wù)150人或者更多滤灯，以便讓鏈路的利用率更高坪稽，畢竟空閑在那兒也沒什么意義。

Linux內(nèi)核采用的機制跟寬帶運營商差不多力喷，一般情況下都沒有問題刽漂，但當大多數(shù)應(yīng)用程序都消耗完自己的內(nèi)存時演训，麻煩就來了弟孟，因為這些應(yīng)用程序的內(nèi)存需求加起來超出了物理內(nèi)存（包括 swap）的容量，內(nèi)核（OOM killer）必須殺掉一些進程才能騰出空間保障系統(tǒng)正常運行样悟。就如同上面的例子中拂募，如果150人都占用100M的帶寬庭猩，那么總的帶寬肯定超過了10G這條鏈路能承受的范圍。

示例

當你在Linux上運行如下代碼：

public static void main(String[] args){
    List<int[]> l = new java.util.ArrayList();
    for (int i = 10000; i < 100000; i++) {
        try {
            l.add(new int[100000000]);
        } catch (Throwable t) {
            t.printStackTrace();
        }
    }
}

在Linux的系統(tǒng)日志中/var/log/kern.log會出現(xiàn)以下日志：

Jun  4 07:41:59 plumbr kernel: [70667120.897649] Out of memory: Kill process 29957 (java) score 366 or sacrifice child
Jun  4 07:41:59 plumbr kernel: [70667120.897701] Killed process 29957 (java) total-vm:2532680kB, anon-rss:1416508kB, file-rss:0kB

注意：你可能需要調(diào)整交換文件和堆大小陈症，否則你將很快見到熟悉的Java heap space異常蔼水。在原作者的測試用例中，使用-Xmx2g指定的2g堆录肯，并具有以下交換配置：

# 注意：原作者使用趴腋，由于我手里并沒有Linux環(huán)境，所以并未測試
swapoff -a 
dd if=/dev/zero of=swapfile bs=1024 count=655360
mkswap swapfile
swapon swapfile

解決方案

解決這個問題最有效也是最直接的方法就是升級內(nèi)存论咏，其他方法諸如：調(diào)整OOM Killer配置优炬、水平擴展應(yīng)用，將內(nèi)存的負載分攤到若干小實例上..... 我們不建議的做法是增加交換空間厅贪，具體原因已經(jīng)在前文說過蠢护。參考資料②中詳細的介紹了怎樣微調(diào)OOM Killer配置以及OOM Killer選擇進程算法的實現(xiàn)，建議你參考閱讀养涮。

參考資料：

① 想要了解更多PermGen與Metaspace的內(nèi)容推薦你閱讀：

• Java 8會解決PermGen OutOfMemoryError問題嗎?
• Java PermGen 去哪里了?

② 如果你對OOM Killer感興趣的話葵硕，強烈建議你閱讀這篇文章：

• 理解和配置 Linux 下的 OOM Killer

備注：水平有限，難免疏漏贯吓，如果問題請留言
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