論JVM爆炸的幾種姿勢及自救方法

前言

如今不管是在面試還是在我們的工作中，OOM總是不斷的出現(xiàn)在我們的視野中，所以我們有必要去了解一下導(dǎo)致OOM的原因以及一些基本的調(diào)整方法，大家可以通過下面的事例來了解一下什么樣的代碼會導(dǎo)致OOM，幫助我們以后在工作中能夠通過異常信息來判斷是JVM里面哪個區(qū)域出現(xiàn)了問題。

先介紹一下筆者的相關(guān)編碼環(huán)境。

jdk：java version "1.8.0_121"

ide：IntelliJ IDEA 2019.1 (Community Edition)

正文

1.Java堆溢出

Java中的堆存儲的都是對象實(shí)例，當(dāng)我們不斷的創(chuàng)建對象，而GC的時候又不能回收，當(dāng)存儲的對象大小超過了-Xmx的值，這時候則會出現(xiàn)OutOfMemoryError.[-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError]參數(shù)可以讓jvm出現(xiàn)內(nèi)存溢出的時候dump出內(nèi)存堆轉(zhuǎn)儲快照。

/**
 * 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");
        }
    }
}

運(yùn)行結(jié)果，發(fā)生OOM，并且在我們項(xiàng)目的根目錄dump出當(dāng)前的內(nèi)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

簡單解決思路

那么發(fā)生這個問題以后我們的解決思路有哪些呢？我們可以利用一些工具（例如Eclipse Memory Analyzer
）來分析dump出的文件，一般來說，當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境發(fā)生OOM，比較常見的一個原因是發(fā)生了內(nèi)存泄漏，用工具可以分析出泄露的對象到GC Root的引用鏈，從而定位到問題代碼。假如經(jīng)過分析后發(fā)現(xiàn)內(nèi)存中的對象都是“必須存活”的對象，這時候就要思考下項(xiàng)目中是否把“-Xms跟-Xmx”設(shè)置得太小了（當(dāng)然這里也不是隨意調(diào)大，需要結(jié)合機(jī)器的物理內(nèi)存情況），再者需要留意代碼中是否有一些長生命周期的對象，從代碼中優(yōu)化內(nèi)存消耗。

2.方法區(qū)溢出

在jvm的方法區(qū)中，它主要存放了類的信息，常量，靜態(tài)變量等。在jdk8以前是通過“-XX:PermSize，-XX:MaxPermSize”來調(diào)整這個區(qū)域的值，但是從8開始呢，永久代的概念被MetaSpace（元空間）代替了，對應(yīng)的參數(shù)也變成了“-XX:MetaspaceSize，-XX:MaxMetaspaceSize”。在這個例子中使用CGLib來動態(tài)生成一些類，方便我們實(shí)驗(yàn)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{}
}

運(yùn)行結(jié)果

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace

簡單解決方法

這個問題的話，一般來說根據(jù)情況調(diào)整方法區(qū)的大小就行了，網(wǎng)上也有人說可以去掉MetaSpace的的大小限制，但是不建議這么干，畢竟不可控的事情我們要少點(diǎn)干，很容易給自己埋雷。

3.棧溢出

對于我們來說，還有一個熟悉的錯誤，那就是“StackOverflowError”，它是由線程請求的棧深度超過了jvm允許的最大范圍而產(chǎn)生的?！?Xss”參數(shù)可以設(shè)置棧容量。

/**
 * 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;
        }
    }
}

運(yùn)行結(jié)果

length : 983
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
    at StackOFDemo.stackLeak(StackOFDemo.java:10)
    at StackOFDemo.stackLeak(StackOFDemo.java:10)
    ...

簡單解決思路

一般來說此類問題多出現(xiàn)在存在遞歸的地方，要從代碼里重新審視遞歸未結(jié)束的原因，若遞歸的方法沒問題可以根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整“-Xss”參數(shù)的大小。還有一些代碼的循壞依賴也會造成此類情況，

4.直接內(nèi)存溢出

本機(jī)直接內(nèi)存默認(rèn)與“-Xmx”設(shè)定的值一樣大，可以通過“-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);
        }
    }
}

運(yùn)行結(jié)果

呃，一運(yùn)行這段代碼idea直接閃退了，查閱其他資料可以得知當(dāng)DirectMemory導(dǎo)致內(nèi)存溢出時，Heap Dump文件是很小的，如果程序中有使用NIO的情況可以檢查一下。

總結(jié)

這里所展示的代碼只是可以觸發(fā)jvm的各種錯誤，但是并不代表這是唯一的觸發(fā)錯誤的方方式，假如我們的代碼比較復(fù)雜，有時候遇到類似錯誤的時候還是需要耐心分析。

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