Java中的OOM问题

OOM是什么

OOM全称"OutOfMemory"，既内存溢出。我们知道，Java中的对象是在堆（heap）上创建的，当堆内存不足以为新创建的对象分配空间时，就会产生OutOfMemoryError。

为什么会产生OOM

由于GC机制的存在，Java程序员不需要过多地关注内存的分配与回收，GC通过“可达性分析”来判断一个对象是否需要被回收。

可达性分析：GC首先确定一组GC Root节点（通常是一些全局性的元素，例如JVM持有的对象）,然后根据GC Root是否持有指向某个对象的引用或引用链来判断这个对象是否“可达”。

GC会回收大部分的无用对象，当发生OOM时，通常会有两种情况：

1. JVM的堆内存真的不足了
2. 代码问题

如果是堆内存不足，只需要简单地扩大堆内存就可以了。但是绝大多数情况下，OOM都是由代码问题引发的，也就是说很多本该被回收的对象没有被回收，导致堆内存不足。

如何处理OOM问题

1. 处理OOM问题的关键在于拿到Heap Dump（堆转储文件），它保存了某一时刻JVM堆中对象对内存的使用情况。获取Heap Dump文件可以通过：

   • 启动程序前，添加JVM参数

   -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
   

   该参数的含义是：当发生OOM时，生成Heap Dump文件。

   • 程序运行过程中， 通过jmap获取。首先通过jps获取到Java进程的pid，然后通过jmap输出Dump文件

   jmap -dump:live,format=b,file=<filepath> <pid>
   

   其中filepath是生成dump文件的位置，pid是你想要分析的Java进程的pid。

2. 拿到dump文件后，就可以通过一些图形化工具来进行分析了。常用的图形化工具有visual VM、MAT、JProfiler等。

举个栗子

1. 首先我们编写一个程序，并设置JVM最大堆内存为128M，使其在一段时间后发生OOM，并使用vitual VM进行简单的分析。

-Xmx128m

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class OOMExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        List<byte[]> list = new ArrayList<>();
        for(int i=0;i<128;i++){
            list.add(new byte[1024*1024]);
            Thread.sleep(500);
        }
    }
}

2. 运行期间我们通过在命令行中输入jps可以获取到当前进程pid。也可以通过vitual VM直接查看（我这里是分开两次运行截的图所以pid不一致）。

3. 通过vitual VM我们可以看到程序的实时运行情况，正常情况下程序的内存曲线应该是波浪形，我们的程序即将发生OOM。

4. 通过jmap获取dump文件

jmap -dump:live,format=b,file="/12844.hprof" 12844

5. 使用vitual VM查看dump文件

很明显可以看到byte数组占据了绝大部分的内存，这与我们的预想一致。实际场景中，OOM的对象引用关系要比这复杂得多，具体问题具体分析，如何快速发现问题代码，也是一个难题，本文权当抛砖引玉。