Java虚拟机-内存溢出异常

内存泄露与内存溢出

 

内存泄露一般是代码设计存在缺陷导致的，指程序中动态分配内存给一些临时对象，但是对象不会被GC所回收，它始终占用内存。即被分配的对象可达但是已经无用；通过了解内存泄露的场景，可以避免不必要的内存溢出和提高自己的代码水平；

 

内存泄露的几种场景：
1、长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用
      例如：在全局静态map中缓存局部变量，且没有清空操作，随着时间的推移，这个map会越来越大，造成内存泄露；
2、修改hashset中对象的参数值，且参数是计算哈希值的字段
     当一个对象被存储进HashSet集合中以后，就不能修改这个对象中的那些参与计算哈希值的字段，否则对象修改后的哈希值与最初存储进HashSet集合中时的哈希值就不同了，在这种情况下，即使在contains方法中使用该对象的当前引用作为参数去HashSet集合中检索对象，也将返回找不到对象的结果，这也会导致无法从HashSet集合中删除当前对象，造成内存泄露；
3、机器的连接数和关闭时间设置；长时间开启非常耗费资源的连接，也会造成内存泄漏。

 

内存溢出指程序运行过程中无法申请到足够的内存而导致的一种错误。内存溢出通常发生于Old段或者Perm段垃圾回收后，仍然无内存空间容纳新的Java对象的情况；通过了解内存溢出的集中常见情况，可以在出现内存溢出的时候快速定位问题的位置，缩短解决故障的时间。

 

内存溢出的几种情况：
1、堆内存溢出（OutOfMemoryError:java heap space）
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；
在JVM规范中，堆中的内存是用来存放对象实例和数组的，如果细分，堆内存可以分为年轻代和年老代，年轻代又是包含1个Eden区和2个Survivor区；
当生成新对象时，内存的申请过程如下：
1.1：JVM先尝试在Eden区分为新对象所需的内存，如果内存大小足够，那么申请结束；
1.2：如果Eden区的内存不够新对象所需的内存，JVM会启动Minor GC，试图将Eden区中不活跃的对象释放掉，释放后若Eden区仍然不足存放新的对象，则会试图将Eden中活跃的对象放入Survivor区；
1.3：Survivor区被用来作为Eden区和Old区的中间交换区域，当Old区空间足够，Survivor区的对象会被移到Old区，否则会被保留在Survivor区；
1.4：若Old区的空间不足，那么会触发一次Mijor GC（Full GC）
1.5：Full GC后，若Survivor以及Old区仍然无法存放从Eden复制过来的部分对象，导致JVM无法在Eden区为新对象创建内存区域，则会出现“OutOrMermoryError”错误；

2、虚拟机栈和本地方法栈溢出
在HotSpot虚拟机中是不区分虚拟机栈和本地方法栈，因此对于HotSpot来说，虽然-Xoss参数（设置本地方法栈）存在，实际上此参数是无效的，栈容量只由-Xss参数设置。
Java虚拟机规范中对虚拟机栈和本地方法栈定义了2个异常：
2.1 如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的栈深度，会抛出StackOverflowError异常；
2.2 如果虚拟机在扩展时，无法申请到足够的内存空间，会抛出OutOfMemoryError异常；
单线程中测试，无论是栈深度大于虚拟机允许的栈深度，还是无法申请到足够的内存空间，都是抛出StackOverflowError异常；
1.使用-Xss参数减小栈内存容量，抛出StackOverflowError异常；2.定义大量的本地变量，增大此方法帧本地变量表的长度，抛出StackOverflowError异常；
如果测试不限于单线程，通过不断建立线程的方式倒是可以产生内存溢出异常；
虚拟机提供了参数来控制Java堆和方法区这两个部分内存的最大值。
剩余的内存-Xmx（最大堆容量）-MaxPermSize（最大方法区容量），程序计数器消耗内存较小。如果虚拟机进程本身消耗的内存不计算在内，那么剩余的内存就是被虚拟机栈和本地方法栈瓜分了。
每个线程分配到的栈容量越大，可以建立的线程数量自然越少，建立线程时就容易把剩下的内存耗尽；
如果是建立过多线程导致内存溢出，在不能减少线程数或者跟换64位虚拟机的情况下，就只能通过减少最大堆和减少栈容量来换取更多的线程；

 

3、方法区和运行时常量池溢出（OutOfMemoryError：PermGen space）

运行时常量池是方法区的一部分。
JVM规范中，方法区主要是存放类的信息、常量、静态变量等；
在JDK1.6及之前的版本中，运行时常量池分配在永久代中，可以使用-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize限制方法区大小，从而间接限制其中常量池的容量。
在测试运行结果中会看到，运行时常量池溢出，在OutOfMemoryError后面跟随的提示信息是PermGen space，说明运行时常量池属于方法区（HotSpot虚拟机中的永久代）的一部分；
jvm参数：-XX:PermSize=2m -XX:MaxPermSize=2m
将方法区的大小设置很低即可，在启动加载类库时就会出现内存不足的情况
方法区用于存储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。对于此区域的测试，基本思路是运行时产生大量的类去填满方法区，直到溢出；
如果程序加载的类过多，或者使用反射、gclib等这种动态代理生成类的技术，就可能导致该区发生内存溢出。

 

4、线程栈溢出（java.lang.StackOverflowError）
线程栈是线程独有的一块内存结构，所以线程栈发生问题必定是某个线程运行时产生的错误。
一般线程栈溢出是由于递归太深或方法调用层级过多导致的。
发生栈溢出的错误信息为：java.lang.StackOverflowError;

 

为了避免内存泄漏，在编写代码的过程中可以参考下面的建议：
1、尽早释放无用对象的引用
2、使用字符串处理，避免使用String，应大量使用StringBuffer，每个String对象都得独立占用内存一块区域；
3、尽量少用静态变量，因为静态变量存在的永久代（方法区），永久代基本不参与垃圾回收；
4、避免在循环中创建对象；
5、开启大型文件或从数据库一次拿了太多的数据很容易造成内存溢出，所以在这些地方要大概计算一下数据量的最大值是多少，并且设定所需最小及最大的内存空间值。