JVM内存溢出后服务还能运行吗
Posted pluto_charon
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了JVM内存溢出后服务还能运行吗相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
文章开篇问一个问题吧，一个java程序，如果其中一个线程发生了OOM，那进程中的其他线程还能运行吗？
接下来做实验，看看JVM的六种OOM之后程序还能不能访问。
在这里我用的是一个springboot程序。
/**
* @author ：charon
* @date ：Created in 2021/5/17 8:30
* @description ： 程序启动类
* @version: 1.0
*/
@SpringBootApplication
public class CharonApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(CharonApplication.class, args);
}
}
监测服务是否可用（http://localhost:8080/checkHealth 测试服务正常可用）：
/**
* @author ：charon
* @date ：Created in 2021/5/17 8:49
* @description ： 测试服务是否可用
* @version: 1.0
*/
@RestController
public class CheckHealthController {
@RequestMapping("/checkHealth")
public String stackOverFlowError(){
System.out.println("调用服务监测接口-----------------------");
return "服务监测接口返回";
}
}
1.StackOverflowError（栈溢出）
栈溢出代表的是：当栈的深度超过虚拟机分配给线程的栈大小时就会出现error。
/**
* @author ：charon
* @date ：Created in 2021/5/17 8:49
* @description ： 测试java.lang.StackOverflowError: null的错误
* @version: 1.0
*/
@RestController
public class StackOverFlowErrorController {
/**
* 递归调用一个方法，使其超过栈的最大深度
*/
@RequestMapping("/stackOverFlowError")
public void stackOverFlowError(){
stackOverFlowError();
}
}
使用浏览器调用栈溢出的接口（localhost:8080/stackOverFlowError），发现后台报了栈溢出的错误。
调用监测程序可用的接口，发现还是可以正常访问。
2.Java heap space（堆内存溢出）
当GC多次的时候新生代和老生代的堆内存几乎用满了，频繁触发Full GC (Ergonomics) ，直到没有内存空间给新生对象了。所以JVM抛出了内存溢出错误！进而导致程序崩溃。
设置虚拟机参数（-Xms10m -Xmx10m -XX:+PrintGCDetails），如果不设置的话，可能会执行很久。
@RestController
public class JavaHeapSpaceController {
/**
* 使用是循环创建对象，是堆内存溢出
*/
@RequestMapping("/javaHeapSpace")
public void javaHeapSpace(){
String str = "hello world";
while (true){
str += new Random().nextInt(1111111111) + new Random().nextInt(222222222);
/**
* intern()方法：
* （1）当常量池中不存在这个字符串的引用，将这个对象的引用加入常量池，返回这个对象的引用。
* （2）当常量池中存在这个字符串的引用，返回这个对象的引用；
*/
str.intern();
}
}
}
调用监测程序可用的接口，发现还是可以正常访问。
3.direct buffer memory
在写IO程序（如Netty）的时候，经常使用ByteBuffer来读取或者写入数据，这是一种基于通道（channel）和缓冲区（Buffer）的IO方式，他可以使用Native函数库直接分配对外内存，然后通过一个存储在java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用操作，这样能在在一些场景中显著提高性能，因为避免了再java堆和Native堆中来回复制数据。
ByteBuffer.allocate(capacity) 这种方式是分配jvm堆内存，属于GC管辖的范围，由于需要拷贝所以速度较慢
ByteBuffer.allocateDirect(capacity) 这种方式是分配本地内存，不属于GC的管辖范围，由于不需要内存拷贝，所以速度较快
但是如果不断分配本地内存，堆内存很少使用，那么JVM就不需要执行GC，DirectByteBuffer对象就不会回收，
这时候堆内存充足，但本地内存可能已经使用光了，再次尝试分配本地内存，就会出现OutOfMemoryError
设置JVM参数: -Xms10m -Xmx10m -XX:+PrintGCDetails -XX:MaxDirectMemorySize=5m
@RestController
public class DirectBufferMemoryController {
@RequestMapping("/directBufferMemory")
public void directBufferMemory(){
System.out.println("初始配置的最大本地内存为："+ (sun.misc.VM.maxDirectMemory()/1024/1024)+"MB");
// 在jvm参数里设置的最大内存为5M，
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(6*1024*1024);
}
}
访问内存溢出的接口（http://localhost:8080/directBufferMemory），报错之后再次访问服务监测接口，发现还是可以继续访问的。
4.GC overhead limit exceeded
GC回收之间过长会抛出这个错，过长的定义是：超过98%的时间用来做垃圾回收并且只回收了不到2%的堆内存，连续多次GC都只回收了不到2%的极端情况下才会抛出，加入不抛出GC overhead limit错误，就会发生下列情况：
- GC清理的这么点内存很快就会再次被填满，形成恶性循环
- CPU使用率一直是100%，而GC没有任何效果
设置JVM参数: -Xms10m -Xmx10m -XX:+PrintGCDetails -XX:MaxDirectMemorySize=5m
@RestController
public class GcOverHeadController {
@RequestMapping("/gcOverHead")
public void gcOverHead(){
int i = 0;
List<String> list = new ArrayList<>();
try{
while(true){
list.add(String.valueOf(++i).intern());
}
}catch(Throwable e){
System.out.println("i的值为：" + i);
e.printStackTrace();
throw e;
}
}
}
如下图所示，在报错这个异常之前，在频繁的Full GC，但是垃圾回收前后，新生代和老年代的内存差不多，就说明，垃圾回收效果不大。
再次访问服务监测接口，发现还是可以继续访问的。
5.Metaspace
java 8及其以后的版本中使用了MetaSpace代替了永久代，它与永久代最大的区别在于：
MetaSpace并不在虚拟机内存中，而是使用本地内存，也就是说，在java8中，Class metadata被存储在MetaSpace的native Memory中
MetaSpace中存储了一下信息：
- 虚拟机加载的类信息
- 常量池
- 静态变量
- 即时编译后的代码
参数设置：-XX:+PrintGCDetails -XX:MetaspaceSize=50m -XX:MaxMetaspaceSize=50m
@RestController
public class MetaSpaceController {
static class OomTest{
}
/**
* 模拟MetaSpace溢出，不断生成类往元空间放，类占据的空间会超过MetaSpace指定的大小
*/
@RequestMapping("/metaSpace")
public void metaSpace(){
int i = 0;
try{
while (true){
i++;
/**
* Enhancer允许为非接口类型创建一个java代理。Enhancer动态创建了给定类型的子类但是拦截了所有的方法，
* 和proxy不一样的是：不管是接口还是类它都能正常工作。
*/
Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(OomTest.class);
enhancer.setUseCache(false);
enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
@Override
public Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
return methodProxy.invokeSuper(o,objects);
}
});
enhancer.create();
}
}catch (Throwable e){
System.out.println("i的值为：" + i);
e.printStackTrace();
}
}
}
我记得之前看过一篇公众号的文章，就是使用Fastjson创建的代理类导致的Metaspace的问题，具体地址我也忘记了。。。。。
再次访问服务监测接口，发现还是可以继续访问的。
6.unable to create new thread
在高并发服务时，经常会出现如下错误，
导致原因：
- 1.应用程序创建了太多的线程，一个应用进程创建的线程超过了系统承载极限
- 2.服务器不允许应用程序创建这么多线程，linux系统默认允许单个进程可以创建的线程数为1024个（如果是普通用户小于这个值）
解决办法：
- 1.降低应用程序创建线程的数量，分析应用是否真的需要创建这么多线程
- 2.对于有的应用确实需要创建这么多的线程，可以修改linux服务器配置，扩大linux的默认限制
查看：ulimit -u
修改：vim /etc/security/limits.d/90-nproc.conf
@RestController
public class UnableCreateThreadController {
/**
* 友情提示:千万别在windows中运行这段代码，如果不小心和我一样试了，那就只能强制重启了
*/
@RequestMapping("/unableCreateThread")
public void unableCreateThread(){
for (int i = 0; ; i++) {
System.out.println("i的值为：" + i);
new Thread(()->{
try{
Thread.sleep(1000*1000);
} catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
}
我这里是使用的root用户测试的，创建了7409个线程。大家测试的时候最好是使用普通用户测试。
最后执行检测服务的接口，发现程序还是可以继续访问的。
小结
其实发生OOM的线程一般情况下会死亡，也就是会被终结掉，该线程持有的对象占用的heap都会被gc了，释放内存。因为发生OOM之前要进行gc，就算其他线程能够正常工作，也会因为频繁gc产生较大的影响。
以上是关于JVM内存溢出后服务还能运行吗的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
高德面试官问我：JVM内存溢出后服务还能运行吗，我一顿操作行云流水