JVM——記憶體洩漏與記憶體溢位

it_was發表於2020-10-10
JVM記憶體溢位
系列文章：
JVM——記憶體洩漏與記憶體溢位 JVM——垃圾收集器與記憶體分配

1.1 什麼是Java的記憶體溢位？

在Java程式執行的過程中，經常會碰到以下錯誤：java.lang.OutOfMemoryError。
通俗講，記憶體溢位是指程式在申請記憶體時，沒有足夠的記憶體空間供其使用，出現OutOfMemoryError。

1.2 產生原因？

簡單來講為以下兩點：
1. JVM記憶體過小
2. 產生過多的，沒有被回收的垃圾

以下討論主要基於JVM上不同記憶體區域的討論

1.3 Java堆溢位

Java堆是存放物件例項的地方，當我們不斷申請建立物件，並且保證這些物件始終可以從GC Roots可達，總容量就會觸及最大堆的容量限制而丟擲記憶體溢位異常
例如以下程式碼，將虛擬機器的初始大小設為 20M ，並且不可變（將堆的最小值 -Xms 和 堆的最大值 -Xmx 設定為一樣可以避免Java堆自動擴充套件！）

public class OOM {
    /*
        -Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 
    */
    static class OOMObject{

    }
    public static void main(String[] args){
        List<OOMObject> list = new ArrayList<>();
        while(true){
            list.add(new OOMObject());
        }
    }
}

JVM——記憶體洩漏與記憶體溢位

解決方法:boom:

常規處理方法是透過記憶體映像分析工具對 Dump 出來的堆轉儲快照進行分析。
1.首先分析是記憶體洩漏還是記憶體溢位
2.如果是記憶體洩漏透過工具檢視洩露物件到 GC Roots 的引用鏈，分析垃圾收集器無法回收他們的原因，進而定位到出現問題的程式碼
3.如果不是記憶體洩漏，即物件都應該必須活著，就應該對比 JVM堆記憶體 和機器記憶體相比是否還有向上調整的空間；或者從程式碼上檢查某些物件是否生命週期過長，持有狀態時間過長，儲存結構設計不合理等，儘量減少程式執行期間的記憶體消耗

1.4 虛擬機器棧和本地方法棧溢位

1. 如果執行緒請求棧的深度大於虛擬機器所允許的最大深度，將丟擲 StackOverflowError 異常

2. 如果虛擬機器的棧記憶體允許動態的擴充套件，當擴充套件棧的容量無法申請到足夠的記憶體的時候，將丟擲’OutOfMemoryError’異常

解決方法:boom:

1.出現 StackOverflowError 異常時，會有明確錯誤堆疊可供分析，比較容易定位問題所在，例如遞迴沒有終止條件。棧深度大多數情況下到達1000-2000是沒有問題的，對於正常方法的呼叫，這個深度完全是夠用的。
2.但如果是因為建立過多執行緒導致記憶體溢位，在不能減少執行緒的數量的情況下，只能透過減少最大堆的容量或者減少棧的容量來獲取更多的執行緒！

1.5 方法區和執行時常量池溢位

由於在JDK 8 以後，永久代退出了歷史舞臺，元空間作為其替代者登場，即元空間使用的是直接記憶體，受限於本機實體記憶體的大小，不再容易丟擲方法區的記憶體溢位。而在JDK 8 之前，方法區的實現永久代是會因為載入了大量的類（比如CG Lib位元組碼技術）而丟擲方法區記憶體溢位的，或者因為執行時常量池（JDK 6 還是屬於方法區的一部分，丟擲的是方法區的記憶體溢位；而JDK７之後便移到Java堆上，丟擲的是java的堆記憶體溢位）而丟擲對應區域的記憶體溢位！

1.6 本機直接記憶體溢位

直接記憶體可以透過 -XX:MaxDirectMemorySize 引數來指定，若不指定則預設與堆的最大值保持一致。
由直接記憶體導致的記憶體溢位，一個明顯的特徵就是在dump下的檔案不會看到有明顯的異常情況，或者該檔案很小，而程式又直接或者間接的使用了 Direct Memory ，就應該去考慮是否是本機直接記憶體溢位

Memory Leak，是指程式在申請記憶體後，無法釋放已申請的記憶體空間，一次記憶體洩露危害可以忽略，但記憶體洩露堆積後果很嚴重，無論多少記憶體，遲早會被佔光。
在Java中，記憶體洩漏就是存在一些被分配的物件，這些物件有下面兩個特點：

  1. 首先，這些物件是可達的，即在有向圖中，存在通路可以與其相連；
  2. 其次，這些物件是無用的，即程式以後不會再使用這些物件。

如果物件滿足這兩個條件，這些物件就可以判定為Java中的記憶體洩漏，這些物件不會被GC所回收，然而它卻佔用記憶體。

記憶體洩露會最終會導致記憶體溢位。
相同點：都會導致應用程式執行出現問題，效能下降或掛起。
不同點：
1. 記憶體洩露是導致記憶體溢位的原因之一，記憶體洩露積累起來將導致記憶體溢位。
1. 記憶體洩露可以透過完善程式碼來避免，記憶體溢位可以透過調整配置來減少發生頻率，但無法徹底避免。

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