Tomcat内存溢出的三种情况及解决办法分析

 Tomcat内存溢出的原因
　　在生产环境中tomcat内存设置不好很容易出现内存溢出。造成内存原因是不一样的，当然处理方式也不一样。
　　这里根据平时遇到的情况和相关资料进行一个总结。常见的一般会有下面三种情况：
　　1.OutOfMemoryError： Java heap space
　　2.OutOfMemoryError： PermGen space
　　3.OutOfMemoryError： unable to create new native thread.
　　Tomcat内存溢出解决方案
　　对于前两种情况，在应用本身没有内存泄露的情况下可以用设置tomcat jvm参数来解决。（-Xms -Xmx -XX：PermSize -XX：MaxPermSize）
　　最后一种可能需要调整操作系统和tomcat jvm参数同时调整才能达到目的。

        这里现只针对一个tomcat下放多个WEB应用，导致PermGen space情况出现的解决办法。

第二种：永久保存区域溢出
　原因分析：

PermGen space的全称是Permanent Generation space,是指内存的永久保存区域，这块内存主要是被JVM存放Class和Meta信息的,Class在被Loader时就会被放到PermGen space中，它和存放类实例(Instance)的Heap区域不同,GC(Garbage Collection)不会在主程序运行期对PermGen space进行清理，所以如果你的应用中有很CLASS的话,就很可能出现PermGen space错误，这种错误常见在web服务器对JSP进行pre compile的时候。如果你的WEB APP下都用了大量的第三方jar, 其大小超过了jvm默认的大小(4M)那么就会产生此错误信息了。但目前的hibernate和spring项目中也很容易出现这样的问题。可能是由于这些框架会动态class，而且jvm的gc是不会清理PemGen space的，超过了jvm默认的大小(4M)，导致内存溢出。
　　建议：将相同的第三方jar文件移置到tomcat/shared/lib目录下，这样可以达到减少jar 文档重复占用内存的目的。

这一个一般是加大-XX：PermSize -XX：MaxPermSize 来解决问题。
　　-XX：PermSize 永久保存区域初始大小
　　-XX：PermSize 永久保存区域初始最大值
　　这一般结合第一条使用，比如 set JAVA_OPTS= -Xms1024m -Xmx1024m -XX：PermSize=128M -XX：PermSize=256M
　　有一点需要注意：java -Xmx***M version 命令来测试的最大堆内存是 -Xmx与 -XX：PermSize的和 比如系统支持最大的jvm堆大小事1.5G，那 -Xmx1024m -XX：PermSize=768M 是无法运行的。

-----------------解决方案1：-------------------------

Linux服务器：

在catalina.sh的第一行增加：

JAVA_OPTS=

-Xms64m

-Xmx256m

-XX:PermSize=128M

-XX:MaxNewSize=256m

-XX:MaxPermSize=256m

或者

在“echo "Using CATALINA_BASE:   $CATALINA_BASE"”上面加入以下行：
JAVA_OPTS="-server -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=128m

Windows服务器：

在catalina.bat的第一行增加：

set JAVA_OPTS=-Xms64m -Xmx256m -XX:PermSize=128M -XX:MaxNewSize=256m -XX:MaxPermSize=256m 

 

-----------------解决方案2：------------------------

Windows中：修改TOMCAT_HOME/bin/catalina.bat（Linux下为catalina.sh），在Java代码

“echo "Using CATALINA_BASE: $CATALINA_BASE"”上面加入以下行：   

set JAVA_OPTS=%JAVA_OPTS% -server -XX:PermSize=128M -XX:MaxPermSize=512m  

 

Linux中：catalina.sh下为：

Java代码

JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -server -XX:PermSize=128M -XX:MaxPermSize=512m" 

检测当前JVM内存使用情况：

System.out.println("JVM MAX MEMORY: " + Runtime.getRuntime().maxMemory()/1024/1024+"M");

System.out.println("JVM IS USING MEMORY:" + Runtime.getRuntime().totalMemory()/1024/1024+"M");

System.out.println("JVM IS FREE MEMORY:" + Runtime.getRuntime().freeMemory()/1024/1024+"M");

 

这三个方法都是说JVM的内存使用情况而不是操作系统的内存；

　　maxMemory()这个方法返回的是java虚拟机（这个进程）能构从操作系统那里挖到的最大的内存，以字节为单位，如果在运行java程序的时候，没有添加-Xmx参数，那么就是64兆，也就是说maxMemory()返回的大约是64*1024*1024字节，这是java虚拟机默认情况下能从操作系统那里挖到的最大的内存。如果添加了-Xmx参数，将以这个参数后面的值为准，例如java -cp ClassPath -Xmx512m ClassName，那么最大内存就是512*1024*0124字节。

 

　　totalMemory()这个方法返回的是java虚拟机现在已经从操作系统那里挖过来的内存大小，也就是java虚拟机这个进程当时所占用的所有内存。如果在运行java的时候没有添加-Xms参数，那么，在java程序运行的过程的，内存总是慢慢的从操作系统那里挖的，基本上是用多少挖多少，直挖到maxMemory()为止，所以totalMemory()是慢慢增大的。如果用了-Xms参数，程序在启动的时候就会无条件的从操作系统中挖-Xms后面定义的内存数，然后在这些内存用的差不多的时候，再去挖。

 

　　freeMemory()是什么呢，刚才讲到如果在运行java的时候没有添加-Xms参数，那么，在java程序运行的过程的，内存总是慢慢的从操作系统那里挖的，基本上是用多少挖多少，但是java虚拟机100％的情况下是会稍微多挖一点的，这些挖过来而又没有用上的内存，实际上就是freeMemory()，所以freeMemory()的值一般情况下都是很小的，但是如果你在运行java程序的时候使用了-Xms，这个时候因为程序在启动的时候就会无条件的从操作系统中挖-Xms后面定义的内存数，这个时候，挖过来的内存可能大部分没用上，所以这个时候freeMemory()可能会有些

--------------------解决方案--------------------------

JVM堆大小的调整
　　Sun HotSpot 1.4.1使用分代收集器，它把堆分为三个主要的域：新域、旧域以及永久域。Jvm生成的所有新对象放在新域中。一旦对象经历了一定数量的垃圾收集循环后，便获得使用期并进入旧域。在永久域中jvm则存储class和method对象。就配置而言，永久域是一个独立域并且不认为是堆的一部分。
　　下面介绍如何控制这些域的大小。可使用-Xms和-Xmx 控制整个堆的原始大小或最大值。
　　下面的命令是把初始大小设置为128M：
　　java –Xms128m
　　–Xmx256m为控制新域的大小，可使用-XX:NewRatio设置新域在堆中所占的比例。
　　下面的命令把整个堆设置成128m，新域比率设置成3，即新域与旧域比例为1：3，新域为堆的1/4或32M：
java –Xms128m –Xmx128m
–XX:NewRatio =3可使用-XX:NewSize和-XX:MaxNewsize设置新域的初始值和最大值。
　　下面的命令把新域的初始值和最大值设置成64m:
java –Xms256m –Xmx256m –Xmn64m
　　永久域默认大小为4m。运行程序时，jvm会调整永久域的大小以满足需要。每次调整时，jvm会对堆进行一次完全的垃圾收集。
　　使用-XX:MaxPerSize标志来增加永久域搭大小。在WebLogic Server应用程序加载较多类时，经常需要增加永久域的最大值。当jvm加载类时，永久域中的对象急剧增加，从而使jvm不断调整永久域大小。为了避免调整，可使用-XX:PerSize标志设置初始值。
　　下面把永久域初始值设置成32m，最大值设置成64m。
java -Xms512m -Xmx512m -Xmn128m -XX:PermSize=32m -XX:MaxPermSize=64m
　　默认状态下，HotSpot在新域中使用复制收集器。该域一般分为三个部分。第一部分为Eden，用于生成新的对象。另两部分称为救助空间，当Eden充满时，收集器停止应用程序，把所有可到达对象复制到当前的from救助空间，一旦当前的from救助空间充满，收集器则把可到达对象复制到当前的to救助空间。From和to救助空间互换角色。维持活动的对象将在救助空间不断复制，直到它们获得使用期并转入旧域。使用-XX:SurvivorRatio可控制新域子空间的大小。
　　同NewRation一样，SurvivorRation规定某救助域与Eden空间的比值。比如，以下命令把新域设置成64m，Eden占32m，每个救助域各占16m：
java -Xms256m -Xmx256m -Xmn64m -XX:SurvivorRation =2
　　如前所述，默认状态下HotSpot对新域使用复制收集器，对旧域使用标记－清除－压缩收集器。在新域中使用复制收集器有很多意义，因为应用程序生成的大部分对象是短寿命的。理想状态下，所有过渡对象在移出Eden空间时将被收集。如果能够这样的话，并且移出Eden空间的对象是长寿命的，那么理论上可以立即把它们移进旧域，避免在救助空间反复复制。但是，应用程序不能适合这种理想状态，因为它们有一小部分中长寿命的对象。最好是保持这些中长寿命的对象并放在新域中，因为复制小部分的对象总比压缩旧域廉价。为控制新域中对象的复制，可用-XX:TargetSurvivorRatio控制救助空间的比例（该值是设置救助空间的使用比例。如救助空间位1M，该值50表示可用500K）。该值是一个百分比，默认值是50。当较大的堆栈使用较低的sruvivorratio时，应增加该值到80至90，以更好利用救助空间。用-XX:maxtenuring threshold可控制上限。
　　为放置所有的复制全部发生以及希望对象从eden扩展到旧域，可以把MaxTenuring Threshold设置成0。设置完成后，实际上就不再使用救助空间了，因此应把SurvivorRatio设成最大值以最大化Eden空间，设置如下：
java … -XX:MaxTenuringThreshold=0 –XX:SurvivorRatio＝50000 …

垃圾回收描述：

垃圾回收分多级，0级为全部(Full)的垃圾回收，会回收OLD段中的垃圾；1级或以上为部分垃圾回收，只会回收Young中的垃圾，内存溢出通常发生于OLD段或Perm段垃圾回收后，仍然无内存空间容纳新的Java对象的情况。

当一个URL被访问时，内存申请过程如下：
A. JVM会试图为相关Java对象在Eden中初始化一块内存区域
B. 当Eden空间足够时，内存申请结束。否则到下一步
C. JVM试图释放在Eden中所有不活跃的对象（这属于1或更高级的垃圾回收）；释放后若Eden空间仍然不足以放入新对象，则试图将部分Eden中活跃对象放入Survivor区/OLD区
D. Survivor区被用来作为Eden及OLD的中间交换区域，当OLD区空间足够时，Survivor区的对象会被移到Old区，否则会被保留在Survivor区
E. 当OLD区空间不够时，JVM会在OLD区进行完全的垃圾收集（0级）
F. 完全垃圾收集后，若Survivor及OLD区仍然无法存放从Eden复制过来的部分对象，导致JVM无法在Eden区为新对象创建内存区域，则出现”out of memory错误”

Java堆相关参数：

ms/mx：定义YOUNG+OLD段的总尺寸，ms为JVM启动时YOUNG+OLD的内存大小；mx为最大可占用的YOUNG+OLD内存大小。在用户生产环境上一般将这两个值设为相同，以减少运行期间系统在内存申请上所花的开销。

NewSize/MaxNewSize：定义YOUNG段的尺寸，NewSize为JVM启动时YOUNG的内存大小；MaxNewSize为最大可占用的YOUNG内存大小。在用户生产环境上一般将这两个值设为相同，以减少运行期间系统在内存申请上所花的开销。

PermSize/MaxPermSize：定义Perm段的尺寸，PermSize为JVM启动时Perm的内存大小；MaxPermSize为最大可占用的Perm内存大小。在用户生产环境上一般将这两个值设为相同，以减少运行期间系统在内存申请上所花的开销。

SurvivorRatio：设置Survivor空间和Eden空间的比例

例：
MEM_ARGS="-Xms512m -Xmx512m -XX:NewSize=256m -XX:MaxNewSize=256m -XX:PermSize=128m -XX:MaxPermSize=128m -XX:SurvivorRatio=6"

在上面的例子中：
YOUNG+OLD: 512M
YOUNG: 256M
Perm: 128M
Eden: YOUNG*6/(6+1+1)=192M
Survivor: YOUNG/(6+1+1)=32M

Java堆的总尺寸=YOUNG+OLD+Perm=640M