Java 内存溢出分析

Posted 2020-09-26 沉毅寡言创刊词

相关Java内存分配知识描述

方法区

　　保存装载的类信息

• 类的常量池
• 字段、方法信息
• 方法字节码

　　通常和永久（Perm）关联在一起

Java堆

• 和程序开发密切相关
• 应用系统对象都保存在Java堆中
• 所有线程共享Java堆
• 对分代GC来说，堆也是分代的
• GC的主要工作区间

Java栈

• 线程私有
• 栈由一系列帧组成（因此Java栈也叫做帧栈）
• 帧保存一个方法的局部变量、操作数栈、常量池指针
• 每一次方法调用创建一个帧，并压栈

 

用代码执行过程描述下虚拟机执行中内存分配情况

public class App 
//运行时, jvm 把 App 的信息都放入方法区 
{
    public static void main( String[] args )
    //main 方法本身放入方法区。
    {
        Sample test1 = new Sample("小明");
         //test1是引用，所以放到栈区里， Sample是对象放在堆里面
        
        test1.sayHello("");
        
        Sample.runStatic(3, 1, 1.0, null);
        
    }
}

执行类的方法

 

public class Sample {
    //运行时, jvm 把Sample 的信息都放入方法区
    
    private String name;
    //new Sample实例后， name 引用放入栈区里，  name 对象放入堆里
    
    public    Sample(String name){
        this .name = name;
    }
    
    //print方法本身放入 方法区里。 
    //每个线程调用 改方法，则产生一个新的【栈帧】
    public void sayHello(int  a,int b){
        //进入该方法后
        //1局部变量 reference this（本身对象的引用） 压栈 存储在该栈帧的中
        //2局部变量int  a 则压栈 存储在改栈帧的中
        //3局部变量 int b 压栈
        //4局部变量 int c
        int c = 0;
        c = a + b;
        
        //Java没有寄存器，所有参数传递使用【操作数栈】 
        //方法执行过程中操作数栈的处理过程
        //1.将数值 0压栈（操作数栈）
        //2.弹出int存放局部变量c
        //3.将局部变量a压栈
        //4.将局部变量b压栈
        //5.弹出两个变量求和，将结果压栈，此时值栈中 a,b则清除。
        //6.弹出求和结果，放与局部变量c
        //7.将局部变量c压栈入栈帧中
        
        //其他说明，c=0++;则执行过程
        //1.将数值0压入，直接执行++动作，将值返回压入c
        //所以i++ 比 i=i+1;执行速度快
        System.out.println(c);
    }
    // 方法结束清理掉sayHello 栈帧
    //所以栈空间不需要垃圾回收。
    

 

//静态方法略有不一样

举例一个递归的方法  runStatic(2)  他的栈空间和执行情况

 

 每次递归则会增加栈空间内存，

所以，栈空间大小决定了方法调用的深度。

案例证明：

public class TestStackDeep {
    private static int count=0;
    public static void recursion(long a,long b,long c){
        long e=1,f=2,g=3,h=4,i=5,k=6,q=7,x=8,y=9,z=10;
        count++;
        recursion(a,b,c);
    }
    public static void main(String args[]){
        try{
            recursion(0L,0L,0L);
        }catch(Throwable e){
            System.out.println("deep of calling = "+count);
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 当栈大小设置为128k的时候，递归调用了701 次，

 当栈大小设置为256k的时候，递归调用了1817 次，

由此可看出，栈空间调小会影响递归调用的层级，但是分配太大，又会影响内存消耗，减少线程并发量。

配置 -Xmx20m -Xms5m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=d:/a.dump

将OOM时将信息输出到dump文件中

Vector v=new Vector();
        for(int i=0;i<25;i++)
            v.add(new byte[1*1024*1024]);

 

 

结果堆空间超出最大空间溢出，而输出的对象的大小刚好是配置的最大内存。 19M，第20个无法分配所以报错。

 更多内存使用、GC信息可以 XX:+PrintGCDetails的输出，查看各个内存块使用详情。

 

大抵如此，某部分的内存大到了最大值。还有其他区域,比如永久区的内存溢出

下面列举其他一些内存溢出场景

【情况一】： 　　

Java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space：这种是java堆内存不够，一个原因是真不够，另一个原因是程序中有死循环； 　　

如果是java堆内存不够的话，可以通过调整JVM下面的配置来解决： 
　　< jvm-arg>-Xms3062m < / jvm-arg> 
　　< jvm-arg>-Xmx3062m < / jvm-arg> 

【情况二】 

　　java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded 
　　【解释】：JDK6新增错误类型，当GC为释放很小空间占用大量时间时抛出；一般是因为堆太小，导致异常的原因，没有足够的内存。 
　　【解决方案】： 
　　1、查看系统是否有使用大内存的代码或死循环； 
　　2、通过添加JVM配置，来限制使用内存： 
　　< jvm-arg>-XX:-UseGCOverheadLimit< /jvm-arg> 

【情况三】： 

　　java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space：这种是P区内存不够，可通过调整JVM的配置： 
　　< jvm-arg>-XX:MaxPermSize=128m< /jvm-arg> 
　　< jvm-arg>-XXermSize=128m< /jvm-arg> 
　　【注】： 
　　JVM的Perm区主要用于存放Class和Meta信息的,Class在被Loader时就会被放到PermGen space，这个区域成为年老代，GC在主程序运行期间不会对年老区进行清理，默认是64M大小，当程序需要加载的对象比较多时，超过64M就会报这部分内存溢出了，需要加大内存分配，一般128m足够。 

【情况四】： 

　　java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory 
　　调整-XX:MaxDirectMemorySize= 参数，如添加JVM配置： 
　　< jvm-arg>-XX:MaxDirectMemorySize=128m< /jvm-arg>

 【情况五】： 

java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread 
　　【原因】：Stack空间不足以创建额外的线程，要么是创建的线程过多，要么是Stack空间确实小了。 
　　【解决】：由于JVM没有提供参数设置总的stack空间大小，但可以设置单个线程栈的大小；而系统的用户空间一共是3G，除了Text/Data/BSS /MemoryMapping几个段之外，Heap和Stack空间的总量有限，是此消彼长的。因此遇到这个错误，可以通过两个途径解决：
　　1.通过 -Xss启动参数减少单个线程栈大小，这样便能开更多线程（当然不能太小，太小会出现StackOverflowError）； 
　　2.通过-Xms -Xmx 两参数减少Heap大小，将内存让给Stack（前提是保证Heap空间够用）。 

【情况六】： 

　　java.lang.StackOverflowError 
　　【原因】：这也内存溢出错误的一种，即线程栈的溢出，要么是方法调用层次过多（比如存在无限递归调用），要么是线程栈太小。 
　　【解决】：优化程序设计，减少方法调用层次；调整-Xss参数增加线程栈大小。

 

本文旨在简要描述分析。深度十分有限。