常见java OOM异常分析（原因+排查解决思路+demo代码）

布满荆棘的人生 2024-03-24 10:54 72阅读 0赞

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整理了JVM发生OOM异常的几种情况，并分析原因以及解决方案，希望对大家有帮助。

### Java 堆溢出 ###

Java堆用于存储对象实例，只要不断地创建对象，并且保证GC Roots到对象之间有可达路径来避免垃圾回收机制清除这些对象，那么在对象数量到达最大堆的容量限制后就会产生内存溢出异常。

#### Java 堆溢出原因 ####

*  无法在 Java 堆中分配对象
 *  应用程序保存了无法被GC回收的对象。
 *  应用程序过度使用 finalizer。

#### Java 堆溢出排查解决思路 ####

1.查找关键报错信息，如

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

2.使用内存映像分析工具（如Eclipsc Memory Analyzer或者Jprofiler）对Dump出来的堆储存快照进行分析，分析清楚是内存泄漏还是内存溢出。

3.如果是内存泄漏，可进一步通过工具查看泄漏对象到GC Roots的引用链，修复应用程序中的内存泄漏。

4.如果不存在泄漏，先检查代码是否有死循环，递归等，再考虑用 -Xmx 增加堆大小。

#### demo代码 ####

package oom;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    /**
     * JVM配置参数
     * -Xms20m    JVM初始分配的内存20m
     * -Xmx20m   JVM最大可用内存为20m
     * -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 当JVM发生OOM时，自动生成DUMP文件
     * -XX:HeapDumpPath=/Users/weihuaxiao/Desktop/dump/  生成DUMP文件的路径
     */
    public class HeapOOM {
     static class OOMObject {
     }
     public static void main(String[] args) {
     List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();
     //在堆中无限创建对象
     while (true) {
                list.add(new OOMObject());
     }
     }
    }

####  ####

按照前面的排查解决方案，我们来一波分析。

**1.查找报错关键信息**

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

**2. 使用内存映像分析工具Jprofiler分析产生的堆储存快照**

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由图可得，OOMObject这个类创建了810326个实例，是属于内存溢出，这时候先定位到对应代码，发现死循环导致的，修复即可。

### 栈溢出 ###

关于虚拟机栈和本地方法栈，在Java虚拟机规范中描述了两种异常：

*  如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError 异常；
 *  如果虚拟机栈可以动态扩展，当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出 OutOfMemoryError 异常。

#### 栈溢出原因 ####

*  在单个线程下，栈帧太大，或者虚拟机栈容量太小，当内存无法分配的时候，虚拟机抛出StackOverflowError 异常。
 *  不断地建立线程的方式会导致内存溢出。

#### 栈溢出排查解决思路 ####

1.  查找关键报错信息，确定是StackOverflowError还是OutOfMemoryError
2.  如果是StackOverflowError，检查代码是否递归调用方法等
3.  如果是OutOfMemoryError，检查是否有死循环创建线程等，通过-Xss降低的每个线程栈大小的容量

#### demo代码 ####

package oom;
    
    /**
     * -Xss2M
     */
    public class JavaVMStackOOM {
     private void dontStop(){
     while(true){
    
     }
     }
     public void stackLeakByThread(){
     while(true){
     Thread thread = new Thread(new Runnable(){
     public void run() {
                        dontStop();
     }
     });
                thread.start();}
     }
     public static void main(String[] args) {
     JavaVMStackOOM oom = new JavaVMStackOOM();
            oom.stackLeakByThread();
     }
    }

**1.查找报错关键信息**

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread

**2.确定是创建线程导致的栈溢出OOM**

Thread thread = new Thread(new Runnable(){
     public void run() {
                        dontStop();
     }
     });

**3.排查代码，确定是否显示使用死循环创建线程，或者隐式调用第三方接口创建线程（之前公司，调用腾讯云第三方接口，上传图片，遇到这个问题）**

### 方法区溢出 ###

方法区，（又叫永久代，JDK8后，元空间替换了永久代），用于存放Class的相关信息，如类名、访问修饰符、常量池、字段描述、方法描述等。运行时产生大量的类，会填满方法区，造成溢出。

#### 方法区溢出原因 ####

*  使用CGLib生成了大量的代理类，导致方法区被撑爆
 *  在Java7之前，频繁的错误使用String.intern方法
 *  大量jsp和动态产生jsp
 *  应用长时间运行，没有重启

#### 方法区溢出排查解决思路 ####

*  检查是否永久代空间设置得过小
 *  检查代码是否频繁错误得使用String.intern方法
 *  检查是否跟jsp有关。
 *  检查是否使用CGLib生成了大量的代理类
 *  重启大法，重启JVM

#### demo代码 ####

package oom;
    
    import org.springframework.cglib.proxy.Enhancer;
    import org.springframework.cglib.proxy.MethodInterceptor;
    import org.springframework.cglib.proxy.MethodProxy;
    
    import java.lang.reflect.Method;
    
    /**
     *  jdk8以上的话，
     *  虚拟机参数：-XX:MetaspaceSize=10M -XX:MaxMetaspaceSize=10M
     */
    public class JavaMethodAreaOOM {
     public static void main(String[] args) {
     while (true) {
     Enhancer enhancer = new Enhancer();
                enhancer.setSuperclass(OOMObject.class);
                enhancer.setUseCache(false);
                enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
     public Object intercept(Object obj, Method method,
     Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
     return proxy.invokeSuper(obj, args);
     }
     });
                enhancer.create();
     }
     }
     static class OOMObject {
     }
    }

**1.查找报错关键信息**

Caused by: java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace

**2.检查JVM元空间设置参数是否过小**

-XX:MetaspaceSize=10M -XX:MaxMetaspaceSize=10M

**3. 检查对应代码,是否使用CGLib生成了大量的代理类**

while (true) {
     ...
       enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
     public Object intercept(Object obj, Method method,
     Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
     return proxy.invokeSuper(obj, args);
     }
     });
                enhancer.create();
     }

### 本机直接内存溢出 ###

直接内存并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java 虚拟机规范中定义的内存区域。但是，这部分内存也被频繁地使用，而且也可能导致OOM。

在JDK1.4 中新加入了NIO(New Input/Output)类，它可以使用 native 函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的 DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在 Java 堆和 Native 堆中来回复制数据。

#### 直接内存溢出原因 ####

*  本机直接内存的分配虽然不会受到Java 堆大小的限制，但是受到本机总内存大小限制。
 *  直接内存由 -XX:MaxDirectMemorySize 指定，如果不指定，则默认与Java堆最大值（-Xmx指定）一样。
 *  NIO程序中，使用ByteBuffer.allocteDirect(capability)分配的是直接内存，可能导致直接内存溢出。

#### 直接内存溢出 ####

*  检查代码是否恰当
 *  检查JVM参数-Xmx，-XX:MaxDirectMemorySize 是否合理。

#### demo代码 ####

package oom;
    
    import java.nio.ByteBuffer;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    /**
     * -Xmx256m -XX:MaxDirectMemorySize=100M
     */
    public class DirectByteBufferTest {
     public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
     //分配128MB直接内存
     ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(1024*1024*128);
    
     TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
     System.out.println("ok");
     }
    }

ByteBuffer分配128MB直接内存，而JVM参数-XX:MaxDirectMemorySize=100M指定最大是100M，因此发生直接内存溢出。

ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(1024*1024*128);

### GC overhead limit exceeded ###

*  这个是JDK6新加的错误类型，一般都是堆太小导致的。
 *  Sun 官方对此的定义：超过98%的时间用来做GC并且回收了不到2%的堆内存时会抛出此异常。

#### 解决方案 ####

*  检查项目中是否有大量的死循环或有使用大内存的代码，优化代码。
 *  检查JVM参数-Xmx -Xms是否合理
 *  dump内存，检查是否存在内存泄露，如果没有，加大内存。

#### demo代码 ####

package oom;
    
    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    
    /**
     * JVm参数 -Xmx8m -Xms8m
     */
    public class GCoverheadTest {
     public static void main(String[] args) {
     ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
     for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
                executor.execute(() -> {
     try {
     Thread.sleep(10000);
     } catch (InterruptedException e) {
     //do nothing
     }
     });
     }
     }
    }

#### 运行结果 ####

![4e06bce44896b715327e0c10906918b1.jpeg][]

实例代码使用了newFixedThreadPool线程池，它使用了无界队列，无限循环执行任务，会导致内存飙升。因为设置了堆比较小，所以出现此类型OOM。

### 总结 ###

本文介绍了以下几种常见OOM异常

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
    java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace
    java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory
    java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded

[693b9f79e4b2a4926222e8c2c68ffc2f.jpeg]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/64250c5f723844cba5e88f6de0b6daa5.png
[c68a05863ce142dda385a98475d11a88.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/f006ecf4f654441184490773121c0196.png
[4e06bce44896b715327e0c10906918b1.jpeg]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/24/3b826db904d04394b67d43c2ee59c346.png