【JVM实战】如何防止OOM内存溢出？

Java开发者们最为头疼的问题就是线上常常会抛出OOM异常，有人说，这肯定是内存不够用了啊，扩大内存容量不就可以了嘛，但是内存是需要代价的，不能无限的扩展，虽然JVM为我们管理内存，保证了内存的合理回收，但是如果我们对它的底层了解的够透彻，编写出更加健壮的程序，就可以降低成本，充分利用资源，减少线上故障带来的损失。

在学习如何防止OOM之前，我们首先要知道什么情况下会发生OOM？

1.堆溢出

堆是JVM中很重要的一块内存，绝大部分对象会被分配在堆上，因此堆内存的管理也成为一件很棘手的事情，一般来说，大多数内存溢出都会发生该区域，大量的创建对象，而这些对象又各自持有强引用不能被回收，当堆内存的使用达到Xmx所指定的堆空间大小的时候，溢出错误就自然而然的产生。

当堆内存溢出的时候我们如何解决呢？最为简单明了的方法就是设置参数-Xmx指定一个更大的堆空间。但是我们也不可能一直调大堆内存，因此，我们可以使用一些内存分析工具，比如MAT，Visual VM工具来查看对象的创建情况，查看是否存在内存泄漏，优化代码，回收无用的对象。

2.直接内存溢出

在Java中NIO，我们也可以直接使用堆外内存，也就是直接内存的使用，这部分空间的内存是直接向操作系统申请的，直接内存的申请速度一般要比堆内存慢，但是其访问速度要比堆内存快，因此，对于那些可以复用的，并且会被经常访问的空间，使用直接内存是可以提高系统性能的。但是由于直接内存不受JVM完全管理，若使用不当，也容易触发直接内存溢出，导致宕机。

如果系统的堆内存少有GC发生，而直接内存申请频繁，会比较容易导致直接内存溢出。因为直接内存不一定能够触发GC，所以保证直接内存不溢出的方法是合理地进行Full GC的执行，或者设定一个系统实际可达的-XX:MaxDirectMemorySize的值，这样，当直接内存使用超过该值得时候就会触发GC，从而避免内存溢出问题，不过这样也会因此频繁的GC导致系统执行变慢，应当斟酌设置。

3.过多线程导致OOM

由于每一个线程的开启都要占用系统内存，因此当线程数量太多的时候，也有可能会导致OOM，由于线程的栈空间也是堆外分配的，因此和直接内存非常相似，如果想让系统支持更多的线程，那么就需要使用一个较小的堆空间。另外，我们还可以减少每一个线程所占的内存空间，使用参数-Xss指定线程的栈空间。

4.永久（元数据）区溢出

在JDK1.8之后，永久区被替换为元数据区域，它们的功能都是相似的，保存类的元数据信息。如果一个系统不断地产生新的类，而没有回收，那么最终很有可能会导致永久区溢出。如果要解决永久区溢出的问题，可以从下面几个方面考虑：

• 增加MaxPermSize的值。
• 减少系统需要的类的数量。
• 使用ClassLoader合理地装载各个类，并定期进行回收。

5.GC效率低引起的OOM

如果堆内存空间太小，那么GC所占的时间就会较多，并且回收所释放的内存就会较少，根据GC所占用的系统时间，以及释放内存的大小，虚拟机会评估GC的效率，一旦虚拟机认为GC的效率过低，就有可能直接抛出OOM异常，不过虚拟机不会随意的判定，以下是虚拟机会检查的几种情况：

1. 花在GC上的时间是否超过了98%。
2. 老年代释放的内存是否小于2%。
3. eden区释放的内存是否小于2%。
4. 是否连续最近5次GC都出现上述几种情况。

虽然虚拟机限制了这么多的条件，但是在绝大部分的场合中，还是会抛出堆溢出的错误。不过这个错误只是为了提示系统的堆内存可能太小，虚拟机并不强制一定要开启这个错误提示。

参考资料：《实战Java虚拟机》