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程序內(nèi)存溢出問題分析

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程序內(nèi)存溢出問題分析
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場景來源




客戶現(xiàn)場有一套重要的業(yè)務系統(tǒng)，供業(yè)務同事進行使用，但是每連續(xù)運行10天都會出現(xiàn)問題，會造成程序慢響應，無響應情況，嚴重影響消費者、使用者的使用體驗，經(jīng)常得到業(yè)務同事反饋，所以配合研發(fā)對該問題進行查詢。


該系統(tǒng)硬件服務器性能足夠，但每個重啟周期內(nèi)內(nèi)存都是緩慢上升，觀察JVM使用率、系統(tǒng)內(nèi)存使用率等均是持續(xù)上升，未發(fā)現(xiàn)有主動進行內(nèi)存回收，初步懷疑為內(nèi)存泄漏導致。






初識JVM虛擬機



Java語言是一種計算機編程語言，擁有跨平臺，面向對象，泛型編程的特性，廣泛應用于企業(yè)級Web應用的開發(fā)和移動應用的開發(fā)。
JVM是Java Virtual Machine（Java虛擬機）的縮寫，JVM是一種用于計算設備的規(guī)范，它是一個虛構出來的計算機，是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實現(xiàn)的。
引入Java語言虛擬機后，Java語言在不同平臺上運行時不需要重新編譯。Java語言使用Java虛擬機屏蔽了與具體平臺相關的信息，使得Java語言編譯程序只需生成在Java虛擬機上運行的目標代碼（字節(jié)碼），就可以在多種平臺上不加修改地運行。
Java程序是如何實現(xiàn)跨平臺運行的呢？
主要就是通過JVM虛擬機來運行的。





JVM虛擬機的結構




Java虛擬機主要分為五大模塊：


  • 類裝載器子系統(tǒng)
  • 運行時數(shù)據(jù)區(qū)
  • 執(zhí)行引擎
  • 本地方法接口
  • 垃圾收集模塊
其中垃圾收集模塊在Java虛擬機規(guī)范中并沒有要求Java虛擬機垃圾收集，但是在沒有發(fā)明無限的內(nèi)存之前，大多數(shù)JVM實現(xiàn)都是有垃圾收集的。而運行時數(shù)據(jù)區(qū)都會以某種形式存在于每一個JAVA虛擬機實例中，但是Java虛擬機規(guī)范對它的描述卻是相當抽象。
這些運行時數(shù)據(jù)結構上的細節(jié)，大多數(shù)都由具體實現(xiàn)的設計者決定。
當我們程序運行后會申請內(nèi)存空間，其中java棧本地方法棧，程序計算器是JVM虛擬機自動管理的，我們可以管理的區(qū)域是堆區(qū)和方法區(qū)，經(jīng)常說的java內(nèi)存調(diào)優(yōu)調(diào)的就是這兩個區(qū)域。




常見的內(nèi)存溢出




現(xiàn)象一：


java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
該報錯為堆溢出，這種場景最為常見，主要原因可能有：

  • 代碼中可能存在大對象分配。

  • 可能存在內(nèi)存泄露，導致在多次GC之后，還是無法找到一塊足夠大的內(nèi)存容納當前對象。

解決方法：

  • 檢查是否存在大對象的分配，最有可能的是大數(shù)組分配。

  • 如果沒有找到明顯的內(nèi)存泄露，可以臨時 -Xmx 加大堆內(nèi)存。

  • 還有一點容易被忽略，檢查是否有大量的自定義的 Finalizable 對象，也有可能是框架內(nèi)部提供的，考慮其存在的必要性。

現(xiàn)象二：

java.lang.OutOfMemoryError: PermGen 
spacejava.lang.OutOfMemoryError: Metaspace
永久代是 HotSot 虛擬機對方法區(qū)的具體實現(xiàn)，存放了被虛擬機加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、JIT編譯后的代碼等。
JDK8后，元空間替換了永久代，元空間使用的是本地內(nèi)存。該報錯為永久代/元空間溢出，可能原因有如下幾種：

  • 在Java7之前，頻繁的錯誤使用String.intern()方法 。

  • 運行期間生成了大量的代理類，導致方法區(qū)被撐爆，無法卸載 。

  • 應用長時間運行，沒有重啟。

解決方法：

  • 檢查是否永久代空間或者元空間設置的過小。

  • 檢查代碼中是否存在大量的反射操作 。

  • dump之后通過mat檢查是否存在大量由于反射生成的代理類。

現(xiàn)象三：

java.lang.OutOfMemoryError：GC overhead limit exceeded
這是JDK6新加的錯誤類型，一般都是堆太小導致的。
Sun 官方對此的定義：超過98%的時間用來做GC并且回收了不到2%的堆內(nèi)存時會拋出此異常。
解決方法：

  • 檢查項目中是否有大量的死循環(huán)或有使用大內(nèi)存的代碼，優(yōu)化代碼。

  • 添加參數(shù) -XX:-UseGCOverheadLimit  禁用這個檢查，其實這個參數(shù)解決不了內(nèi)存問題，只是把錯誤的信息延后，最終出現(xiàn) java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space。

現(xiàn)象四：

java.lang.OutOfMemoryError : unable to create new native Thread


出現(xiàn)這種異常，基本上都是創(chuàng)建的了大量的線程導致的，以前碰到過一次，通過jstack出來一共8000多個線程。

解決方法：

  • 通過 -Xss 降低的每個線程棧大小的容量。

  • 線程總數(shù)也受到系統(tǒng)空閑內(nèi)存和操作系統(tǒng)的限制，檢查是否該系統(tǒng)下有此限制：

/proc/sys/kernel/pid_max
    /proc/sys/kernel/thread-max
    maxuserprocess（ulimit -u）
    /proc/sys/vm/maxmapcount
現(xiàn)象五：
java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
這種情況一般是由于不合理的數(shù)組分配請求導致的，在為數(shù)組分配內(nèi)存之前，JVM 會執(zhí)行一項檢查。要分配的數(shù)組在該平臺是否可以尋址(addressable)，如果不能尋址(addressable)就會拋出這個錯誤。
解決方法：
檢查你的代碼中是否有創(chuàng)建超大數(shù)組的地方。
現(xiàn)象六：
java.lang.OutOfMemoryError: Out of swap space
這種情況一般是操作系統(tǒng)導致的，可能的原因有：

  • swap 分區(qū)大小分配不足。

  • 其他進程消耗了所有的內(nèi)存。

解決方案：

  • 其它服務進程可以選擇性的拆分出去 。

  • 加大swap分區(qū)大小，或者加大機器內(nèi)存大小。





緊急處理方法



程序掛掉運維層面可以從系統(tǒng)message日志中查看是否有OOM殺掉進程報錯；如果有第一現(xiàn)場，在條件允許的情況下，可以dump內(nèi)存使用情況，通過工具分析可以更直觀的了解內(nèi)存具體使用到了那些地方。
當然，如果能確認為內(nèi)存溢出情況，萬能重啟大法可以先臨時解決供業(yè)務恢復，等代碼修復上線后再從根本上修復問題。



本文作者：臧二飛

本文來源：IT那活兒（上海新炬王翦團隊）

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