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论JVM爆炸的几种姿势及自救方法

前言

如今不管是在面试还是在我们的工作中,OOM总是不断的出现在我们的视野中,所以我们有必要去了解一下导致OOM的原因以及一些基本的调整方法,大家可以通过下面的事例来了解一下什么样的代码会导致OOM,帮助我们以后在工作中能够通过异常信息来判断是JVM里面哪个区域出现了问题。

先介绍一下笔者的相关编码环境。

jdk:java version "1.8.0_121"

ide:IntelliJ IDEA 2019.1 (Community Edition)


正文

1.Java堆溢出

Java中的堆存储的都是对象实例,当我们不断的创建对象,而GC的时候又不能回收,当存储的对象大小超过了-Xmx的值,这时候则会出现OutOfMemoryError.[-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError]参数可以让jvm出现内存溢出的时候dump出内存堆转储快照。

/**
 * VM Args: -Xms10m -Xmx10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
 * @author wangzenghuang
 */
public class HeapOOMDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> stringList = new ArrayList<>();
        while(true){
            stringList.add("str");
        }
    }
}

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运行结果,发生OOM,并且在我们项目的根目录dump出当前的内存堆快照

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid1376.hprof ...
Heap dump file created [7972183 bytes in 0.047 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3210)
	at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3181)
	at java.util.ArrayList.grow(ArrayList.java:261)
	at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(ArrayList.java:235)
	at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(ArrayList.java:227)
	at java.util.ArrayList.add(ArrayList.java:458)
	at HeapOOMDemo.main(HeapOOMDemo.java:12)

Process finished with exit code 1
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简单解决思路

那么发生这个问题以后我们的解决思路有哪些呢?我们可以利用一些工具(例如Eclipse Memory Analyzer )来分析dump出的文件,一般来说,当生产环境发生OOM,比较常见的一个原因是发生了内存泄漏,用工具可以分析出泄露的对象到GC Root的引用链,从而定位到问题代码。假如经过分析后发现内存中的对象都是“必须存活”的对象,这时候就要思考下项目中是否把“-Xms跟-Xmx”设置得太小了(当然这里也不是随意调大,需要结合机器的物理内存情况),再者需要留意代码中是否有一些长生命周期的对象,从代码中优化内存消耗。

2.方法区溢出

在jvm的方法区中,它主要存放了类的信息,常量,静态变量等。在jdk8以前是通过“-XX:PermSize,-XX:MaxPermSize”来调整这个区域的值,但是从8开始呢,永久代的概念被MetaSpace(元空间)代替了,对应的参数也变成了“-XX:MetaspaceSize,-XX:MaxMetaspaceSize”。在这个例子中使用CGLib来动态生成一些类,方便我们实验操作。

/**
 * VM Args: -XX:MetaspaceSize=5m -XX:MaxMetaspaceSize=5m
 * @author wangzenghuang
 */
public class MethodAreaOOMDemo {
    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[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {
                    return methodProxy.invokeSuper(obj,objects);
                }
            });
            enhancer.create();
        }
    }
    static class OOMObject{}
}
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运行结果

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace
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简单解决方法

这个问题的话,一般来说根据情况调整方法区的大小就行了,网上也有人说可以去掉MetaSpace的的大小限制,但是不建议这么干,毕竟不可控的事情我们要少点干,很容易给自己埋雷。

3.栈溢出

对于我们来说,还有一个熟悉的错误,那就是“StackOverflowError”,它是由线程请求的栈深度超过了jvm允许的最大范围而产生的。“-Xss”参数可以设置栈容量。

/**
 * VM Args: -Xss128k
 * @author wangzenghuang
 */
public class StackOFDemo {
    private static int stackLength = 1;

    public void stackLeak(){
        stackLength++;
        stackLeak();
    }

    public static void main(String[] args) {
        StackOFDemo stackOFDemo = new StackOFDemo();
        try {
            stackOFDemo.stackLeak();
        }catch (Throwable e){
            System.out.println("length : "+ stackLength);
            throw e;
        }
    }
}
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运行结果

length : 983
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
	at StackOFDemo.stackLeak(StackOFDemo.java:10)
	at StackOFDemo.stackLeak(StackOFDemo.java:10)
    ...
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简单解决思路

一般来说此类问题多出现在存在递归的地方,要从代码里重新审视递归未结束的原因,若递归的方法没问题可以根据实际情况调整“-Xss”参数的大小。还有一些代码的循坏依赖也会造成此类情况,

4.直接内存溢出

本机直接内存默认与“-Xmx”设定的值一样大,可以通过“-XX:MaxDirectMemorySize”修改。

/**
 * VM Args: -Xmx20m -XX:MaxDirectMemorySize=10
 * @author wangzenghuang
 */
public class DirectMemoryOOMDemo {
    private static final int _1MB = 1024 * 1024;

    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException {
        Field field = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
        field.setAccessible(true);
        Unsafe unsafe = (Unsafe) field.get(null);
        while (true){
            unsafe.allocateMemory(_1MB);
        }
    }
}

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运行结果

呃,一运行这段代码idea直接闪退了,查阅其他资料可以得知当DirectMemory导致内存溢出时,Heap Dump文件是很小的,如果程序中有使用NIO的情况可以检查一下。

总结

这里所展示的代码只是可以触发jvm的各种错误,但是并不代表这是唯一的触发错误的方方式,假如我们的代码比较复杂,有时候遇到类似错误的时候还是需要耐心分析。

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