OOM,全称 Out Of Memory,意思是内存耗尽或内存溢出。对应Java 程序抛出的错为 java.lang.OutOfMemoryError
,这个错误在官方的解释如下:
Thrown when the Java Virtual Machine cannot allocate an object because it is out of memory, and no more memory could be made available by the garbage collector.
意思就是说,当 JVM 因为没有足够的内存来为对象分配空间并且垃圾回收器也已经没有空间可回收时,就会抛出这个 error(注意:这错误并非 exception,因为这个问题已经严重到不足以被应用处理)。
出现了 OOM 就表示内存耗尽了,出现这种情况主要原因为:
内存泄露与溢出:
在讲解OOM类型时,我们需要了解一下 JAVA 虚拟机的内存区域(关于更多JVM内存模型的知识可以参考我的另一篇博客:【Java开发】之 JVM 理论知识总结):
native
方法的运行提供内存环境。除了程序计数器不会抛出OOM外,其他各个内存区域都可能会抛出OOM。常见的OOM情况有以下三种:
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
:Java 堆内存溢出,此种情况最常见,一般由于内存泄露或者堆的大小设置不当引起。对于内存泄露,需要通过内存监控软件查找程序中的泄露代码,而堆大小可以通过虚拟机参数 -Xms,-Xmx
等修改。java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
:Java 永久代溢出,即方法区溢出了,一般出现在大量 Class 或者 jsp 页面,或者采用 cglib 等反射机制的情况。因为上述情况会产生大量的 Class 信息存储于方法区。此种情况可以通过更改方法区的大小来解决,使用类似 -XX:PermSize=64m -XX:MaxPermSize=256m
的形式修改。另外,过多的常量尤其是字符串也会导致方法区溢出。java.lang.StackOverflowError
:不会抛 OOM error,但也是比较常见的 Java 内存溢出。JAVA虚拟机栈溢出,一般是由于程序中存在死循环或者深度递归调用造成的,栈大小设置太小也会出现此种溢出。可以通过虚拟机参数 -Xss 来设置栈的大小。分析 OOM,我们需要借助 Heap Dump 文件(堆转储文件),它是一个 Java 进程在某个时间点上的内存快照,在触发快照的时候会保存 java 对象和类的信息。
要获得 dump 文件,可以采用如下两种方式:
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
:设定该参数后,当发生 OOM 时会自动 dump 出堆信息(需要JDK5以上版本)。jmap -dump:format=b,file=heap.bin
,其中 pid 可以通过 jps 命令获取。dump 堆内存信息后,需要对 dump 文件进行分析,从而找到 OOM 的原因。常用的工具有:
http://localhost:7000
来访问分析结果。上面两种方式推荐使用 mat 而不推荐使用 jhat。因为在实际的排查过程中,一般是先在生产环境 dump 出文件来,然后拉到自己的开发机器上分析,所以,不如采用高级的分析工具 mat 来的高效。
其他工具:
Java heap space
当堆内存 (Heap Space) 没有足够空间存放新创建的对象时, 就会抛出 java.lang.OutOfMemoryError:Javaheap space
错误,根据实际生产经验,可以对程序日志中的 OutOfMemoryError 配置关键字告警,一经发现,立即处理。
产生的原因:
Java heap space 错误产生的常见原因可以分为以下几类:
解决方法:
针对大部分情况,通常只需要通过 -Xmx 参数调高 JVM 堆内存空间即可。如果仍然没有解决,可以参考以下情况做进一步处理:
GC overhead limit exceeded
当 Java 进程花费 98% 以上的时间执行 GC,但只恢复了不到 2% 的内存,且该动作连续重复了 5 次,就会抛出 java.lang.OutOfMemoryError:GC overhead limit exceeded
错误。简单地说,就是应用程序已经基本耗尽了所有可用内存,GC 也无法回收。
此类问题的原因与解决方案跟 Java heap space 类似。
Permgen space
该错误表示永久代 (Permanent Generation) 已用满,通常是因为加载的 class 数目太多或体积太大。
永久代存储对象主要包括:加载或缓存到内存中的 class 定义,包括类的名称、字段、方法和字节码;常量池;对象数组或类型数组所关联的 class;JIT 编译器优化后的 class 信息。
PermGen 的使用量与加载到内存的 class 的数量和大小成正相关。
解决方法:
根据 Permgen space 报错的时机,可以采用不同的解决方案:
-XX:+CMSClassUnloadingEnabled
和 -XX:+UseConcMarkSweepGC
这两个参数允许 JVM 卸载 class。如果上述方法无法解决则需要通过 dump 文件逐一分析开销最大的 classloader 和重复 class。
Metaspace
JDK 1.8 使用 Metaspace 替换了永久代(Permanent Generation),该错误表示 Metaspace 已被用满,通常是因为加载的 class 数目太多或体积太大。
此类问题的原因与解决方法跟 Permgenspace 非常类似,可以参考上文。需要特别注意的是调整 Metaspace 空间大小的启动参数为 -XX:MaxMetaspaceSize
。
Unable to create new native thread
每个 Java 线程都需要占用一定的内存空间,当 JVM 向底层操作系统请求创建一个新的 native 线程时,如果没有足够的资源分配就会报此错误。
产生此错误的原因有:
解决方法:
Out of swap space
该错误表示所有可用的虚拟内存已被耗尽。虚拟内存 (Virtual Memory) 由物理内存 (Physical Memory) 和交换空间 (Swap Space) 两部分组成。当运行时程序请求的虚拟内存溢出时就会报 Outof swap space? 错误。
常见原因:
解决方法:
-XX:MaxDirectMemorySize
调低阈值。Kill process or sacrifice child
有一种内核作业 (Kernel Job) 名为 Out of Memory Killer,它会在可用内存极低的情况下 杀死(kill)某些进程。OOM Killer 会对所有进程进行打分,然后将评分较低的进程 杀死,具体的评分规则可以参考 Surviving the Linux OOM Killer。
不同于其他的 OOM 错误,Kill processor sacrifice child 错误不是由 JVM 层面触发的,而是由操作系统层面触发的。默认情况下,Linux 内核允许进程申请的内存总量大于系统可用内存,通过这种 “错峰复用” 的方式可以更有效的利用系统资源。
然而,这种方式也会无可避免地带来一定的 “超卖” 风险。例如某些进程持续占用系统内存,然后导致其他进程没有可用内存。此时,系统将自动激活 OOM Killer,寻找评分低的进程,并将其 “杀死”,释放内存资源。
解决方法:
Requested array size exceeds VM limit
JVM 限制了数组的最大长度,该错误表示程序请求创建的数组超过最大长度限制。JVM 在为数组分配内存前,会检查要分配的数据结构在系统中是否可寻址,通常为 Integer.MAX_VALUE - 2。
此类问题比较罕见,通常需要检查代码,确认业务是否需要创建如此大的数组,是否可以拆分为多个块,分批执行。
Direct buffer memory
Java 允许应用程序通过 Direct ByteBuffer 直接访问堆外内存,许多高性能程序通过 Direct ByteBuffer 结合内存映射文件 (Memory Mapped File) 实现高速 IO。
Direct ByteBuffer 的默认大小为 64 MB,一旦使用超出限制,就会抛出 Directbuffer memory 错误。
解决方案:
-XX:MaxDirectMemorySize
调整 Direct ByteBuffer 的上限值。-XX:+DisableExplicitGC
选项,如果有就去掉,因为该参数会使 System.gc() 失效。