Java記憶體溢位OutOfMemoryError的產生與排查

牛初九發表於2020-06-19
Java記憶體溢位Error

在java的虛擬機器異常中，有兩個異常是大家比較關心的，一個是StackOverflowError，另一個是OutOfMemoryError。今天我們就來看看OutOfMemoryError是怎麼產生的，以及如何去排查這個異常。

概念

要了解什麼是OutOfMemoryError，我們可以直接看一下OutOfMemoryError的原始碼，在類上的英文註釋很好的闡述了什麼是OutOfMemoryError，翻譯過來的意思是，由於記憶體不足，虛擬機器沒有可分配的記憶體了，垃圾回收器也不能釋放更多的記憶體。在生產環境中，由於訪問量過大，把記憶體吃滿，會出現OutOfMemoryError的異常，小夥伴們如果沒有經驗的話，往往束手無策，到底是真的記憶體不夠用了，還是自己的程式有問題，也不知道如何去排查這樣的異常。

模擬OutOfMemoryError

在這裡，我們寫一段程式，來模擬一下OutOfMemoryError如何產生，我們建立一個List物件，然後向裡邊不停的新增1M的Byte，如下；

 public static void main(String[] args) {
     List<Byte[]> list = new ArrayList<>();
     int i = 0;
     try {
         while (true) {
             list.add(new Byte[1024 * 1024]);
             i++;
         }
     } catch (Throwable e) {
         e.printStackTrace();
         System.out.println("執行了"+i+"次");
     }
 }
  • 我們寫了一個while(true)迴圈，每次都add一個1M的位元組物件，1024*1024正好1M。
  • 我們用i的值記錄總共執行了幾次。
  • 如果這樣不停的執行下去，不管你有多大的記憶體，都會被吃光的。

我們為了讓程式執行時，快速的丟擲OutOfMemoryError異常，可以在java的啟動命令列增加啟動引數，設定堆記憶體的初始值和最大值。這兩個值在生產環境下，通常也是要配置的哦，要充分利用機器的記憶體嘛，如果不配置就會使用預設值。到時候由於記憶體不足向老闆申請機器，可別捱罵哦~

那這兩個引數怎麼去加呢？

  • -Xms ，-Xms設定初始堆記憶體的大小
  • -Xmx， -Xmx設定最大堆記憶體的大小

通常情況下，這兩個值設定成一樣就可以了，總之，我們設定了堆記憶體的大小。我們在IDEA的啟動配置中，統一設定堆記憶體為80M，如下；

好了~~我們執行一下，看看會不會丟擲OutOfMemoryError異常吧

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	at com.diancan.JavaOOMDemo.main(JavaOOMDemo.java:14)
執行了14次

執行了14次，丟擲了OutOfMemoryError異常。但是，如果丟擲這樣一個異常，我們怎麼去排查呢？就這一行日誌也看不出什麼來啊。

排查

說到排查，如果我們能夠拿到異常時的記憶體快照，然後通過一些工具就可以了進行記憶體的分析了。那麼我們怎麼去拿到記憶體溢位時的快照呢？其實，JDK也為我們提供了這樣的命令引數，我們來看一下吧，

  • -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError，從字面就可以很容易的理解，在發生OutOfMemoryError異常時，進行堆的Dump，這樣就可以獲取異常時的記憶體快照了。
  • -XX:HeapDumpPath=D:\heap-dump\ ，這個也很好理解，就是配置HeapDump的路徑，方便我們管理，這裡我們配置為D:\heap-dump，當然你也可以根據自己的需要，定義為其他的目錄。

注意，HeapDumpPath的目錄一定要手動建立好，如果沒有這個目錄，Dump會失敗的。

IDEA中的配置，如圖：

我們再執行一下程式，看看是什麼樣子，

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to D:\heap-dump\java_pid24312.hprof ...
Heap dump file created [123468648 bytes in 0.141 secs]
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
	at com.diancan.JavaOOMDemo.main(JavaOOMDemo.java:14)
執行了14次

我們發現日誌上面多了點東西，建立了一個檔案，在D:\heap-dump\java_pid24312.hprof。這個檔案就是我們的記憶體快照。那麼問題來了，我們如何檢視這個檔案呢？直接開啟是不行的，用寫字板等也是不行的，那怎麼辦？其實也沒那麼複雜，使用JDK自帶的jvisualvm就可以檢視。

這裡邊有個小坑，如果大家用JDK8，可以在JDK的bin目錄下找到jvisualvm.exe，但是如果你使用的是JDK8以上的版本，就本示例中，使用的是JDK11，在bin目錄下是找不到jvisualvm.exe的。大家可以去visualvm的主頁下載。

我們啟動visualvm，進入到如下的頁面，

然後，點選左上角的載入快照按鈕，然後選擇剛才我們Dump的檔案，

我們重點看一下右側中間的部分，

類的例項大小排序，可以看到，我們的Byte佔了96.5%。詳細的資訊，我們可以點進去看，包括變數裡存的內容，這樣我們就可以很快的定位到記憶體溢位的位置，並且可以判斷是真的記憶體不夠了，還是我們的程式碼出了問題。

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