jvm内存溢出分析

来源:互联网 时间:2016-11-07

概述

jvm中除了程序计数器,其他的区域都有可能会发生内存溢出

内存溢出是什么?

当程序需要申请内存的时候,由于没有足够的内存,此时就会抛出OutOfMemoryError,这就是内存溢出

内存溢出和内存泄漏有什么区别?

内存泄漏是由于使用不当,把一部分内存“丢掉了”,导致这部分内存不可用。

当在堆中创建了对象,后来没有使用这个对象了,又没有把整个对象的相关引用设为null。此时垃圾收集器会认为这个对象是需要的,就不会清理这部分内存。这就会导致这部分内存不可用。

所以内存泄漏会导致可用的内存减少,进而会导致内存溢出

用到的jvm参数

下面为了说明溢出的情景,会执行一些实例代码,同时需要给jvm指定参数

  • -Xms 堆最小容量(heap min size)
  • -Xmx 堆最大容量(heap max size)
  • -Xss 栈容量(stack size)
  • -XX:PermSize=size 永生代最小容量
  • -XX:MaxPermSize=size 永生代最大容量

    堆溢出

    堆是存放对象的地方,那么只要在堆中疯狂的创建对象,那么堆就会发生内存溢出。


下面做一个堆溢出的实验

执行这段代码的时候,要给jvm指定参数

//jvm参数:-Xms20m -Xmx20m

public class HeapOOMTest {

public static void main(String[] args){

LinkedList<HeapOOMTest> l=new LinkedList<HeapOOMTest>();//作为GC Root

while(true){

l.add(new HeapOOMTest());//疯狂创建对象

}

}

}

-Xms20m -Xmx20m作用是将jvm的最小堆容量和最大堆容量都设定为20m,这样就不会动态扩展jvm堆

这段代码疯狂的创建对象,虽然对象没有声明变量名引用,但是将对象添加到队列l中,这样队列l就持有了一份对象的引用

通过可达性算法(jvm判断对象是否可被收集的算法)分析,队列l作为GC Root,每一个对象都是l的一个可达的节点,所以疯狂创建的对象不会被收集,这就是内存泄漏,这样总有一天堆就溢出了。


运行结果:

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

at java.util.LinkedList.linkLast(Unknown Source)

at java.util.LinkedList.add(Unknown Source)

at test.HeapOOMTest.main(HeapOOMTest.java:23)

程序发生内存溢出,并提示发生在Java heap space

分析解决方法

思路

visualVM工具分析堆快照

如果发生内存泄漏

step1:找出泄漏的对象

step2:找到泄漏对象的GC Root

step3:根据泄漏对象和GC Root找到导致内存泄漏的代码

step4:想法设法解除泄漏对象与GCRoot的连接

如果不存在泄漏:

  1. 看下是否能增大jvm堆的最大容量
  2. 优化程序,减小对象的生命周期

    前期准备

    当发生堆溢出的时候,可以让程序在崩溃时产生一份堆内存快照

    产生堆内存快照的方法:

    给jvm加上参数XX:+HeapDumpOnOutofMemoryError,这样就会在程序崩溃的时候,产生一份堆内存快照

    分析堆内存快照我建议用jdk自带的可视化监视工具visualVM,位置在jdk安装目录下的bin,如果是在linux环境的话,可以把快照传到window。因为分析工具会占用很大的内存,不建议在服务端进行分析。

    实战

    下面对刚才程序产生的堆内存快照进行分析。

    打开visualVM,装入刚刚生成的快照,打开类标签页


    队列和疯狂创建的对象几乎占满了整个栈,想要让垃圾收集器回收这些对象,要让他们与GC Root断开连接

    双击HeapOOMTest类,跳转到实例标签页,可以查看这个类的所有实例

    在实例上右键——显示最近的垃圾回收根节点,可以看到这个对象与根节点的连接


    只要断开HeapOOMTest对象与LinkedList的连接,这些疯狂创建的对象就会被收集了

    栈溢出

    调用方法的时候,会在栈中入栈一个栈帧,如果当前栈的容量不足,就会发生栈溢出StackOverFlowError

    那么只要疯狂的调用方法,并且有意的不让栈帧出栈就可以导致栈溢出了。


下面来一次栈溢出

//jvm参数:-Xss128k

public class StackSOFTest {

public void stackLeak(){

stackLeak();//递归,疯狂的入栈,有意不让出栈

}

public static void main(String[] args){

StackSOFTest s=new StackSOFTest();

s.stackLeak();

}

}

jvm设置参数-Xss128k,目的是缩小栈的空间,这样栈溢出“来的快一点”

程序中用了递归,让栈帧疯狂的入栈,又不让栈帧出栈,这样就会栈溢出了。


运行结果:

Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError

at test.StackSOFTest.stackLeak(StackSOFTest.java:17)

at test.StackSOFTest.stackLeak(StackSOFTest.java:17)

运行时常量池溢出

这里储存的是一些常量、字面量。如果运行时常量池内存不足,就会发生内存溢出。从jdk1.7开始,运行时常量池移动到了堆中,所以如果堆的内存不足,也会导致运行时常量池内存溢出。


下面来一次运行时常量池溢出,环境是jdk8

只要创建足够多的常量,就会发生溢出

/**

* jvm参数:

* jdk6以前:-XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M

* jdk7开始:-Xms10m -Xmx10m

* */

public class RuntimePoolOOM {

public static void main(String[] args){

int i=1;

LinkedList<String> l=new LinkedList<String>();//保持常量的引用,防止被fullgc收集

while(true){

l.add(String.valueOf(i++).intern());//将常量添加到常量池

}

}

}

因为jdk6以前,运行时常量池是在方法区(永生代)中的,所以要限制永生代的容量,让内存溢出来的更快。

从jdk7开始,运行时常量池是在堆中的,那么固定堆的容量就好了

这里用了链表去保存常量的引用,是因为防止被fullgc清理,因为fullgc会清理掉方法区和老年代

intern()方法是将常量添加到常量池中去,这样运行时常量池一直都在增长,然后内存溢出


运行结果:

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

at java.lang.Integer.toString(Unknown Source)

at java.lang.String.valueOf(Unknown Source)

at test.RuntimePoolOOM.main(RuntimePoolOOM.java:30)

提示在heap区域发生内存溢出,果然运行时常量池被移到了堆中

方法区溢出

方法区是存放类的信息,而且很难被gc,只要加载了大量类,就有可能引起方法区溢出

这里将不做演示了,想试试的可以用cglib创建大量的代理类

分析

工作中也有可能会遇上方法区溢出:

当多个项目都有相同jar包的时候,又都存放在WEB-INF\lib\下,这样每个项目都会加载一遍jar包。会导致方法区中有大量相同类(被不同的类加载器所加载),又不会被gc掉。

解决方案:

  1. 在应用服务器中建立一个共享lib库,把项目中常用重复的jar包存放在这里,项目从这里加载jar包,这样就会大大减少类加载的数量,方法区也“瘦身”了

  2. 如果实在不能瘦身类的话,那可以扩大方法区的容量,给jvm指定参数-XX:MaxPermSize=xxxM

    查看原文:http://blog.zswlib.com/2016/11/07/jvm%e5%86%85%e5%ad%98%e6%ba%a2%e5%87%ba%e5%88%86%e6%9e%90/

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