标签：space 常见 稳定性 线程 内存 JVM OutOfMemoryError class native

当JVM内存严重不足时，就会抛出java.lang.OutOfMemoryError错误。本文总结了常见的OOM原因及其解决方法，如下图所示。如有遗漏或错误，欢迎补充指正。

一、Java heap space

Java heap space（堆内存溢出），当堆内存（Heap Space）没有足够空间存放新创建的对象时，就会抛出java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space错误（根据实际生产经验，可以对程序日志中的OutOfMemoryError配置关键字告警，一经发现，立即处理）。

1.1 原因分析

Java heap space错误产生的常见原因可以分为以下几类：

• 请求创建一个超大对象，通常是一个大数组。
• 超出预期的访问量/数据量，通常是上游系统请求流量飙升，常见于各类促销/秒杀活动，可以结合业务流量指标排查是否有尖状峰值。
• 过度使用终结器（Finalizer），该对象没有立即被GC。
• 内存泄漏（Memory Leak），大量对象引用没有释放，JVM无法对其自动回收，常见于使用了File等资源没有回收。

相关拓展：一个线程oom，进程里其他线程还能运行吗？

1.2 解决方案

针对大部分情况，通常只需要通过增加-Xms（初始堆大小）和-Xmx（最大堆大小）参数的大小来调高JVM堆内存空间即可。如：set JAVA_OPTS= -Xms1024m -Xmx1024m（-Xms和-Xmx设置一样，是因为防止内存抖动）。如果仍然没有解决，可以参考以下情况做进一步处理：

• 如果是超大对象，可以检查其合理性，比如是否一次性查询了数据库全部结果，而没有做结果数限制。
• 如果是业务峰值压力，可以考虑添加机器资源，或者做限流降级。
• 如果是内存泄漏，需要找到持有的对象，修改代码设计，比如关闭没有释放的连接。

二、GC overhead limit exceeded

当Java进程花费98%以上的时间执行GC，但只恢复了不到2%的内存，且该动作连续重复了5次，就会抛出java.lang.OutOfMemoryError：GC overhead limit exceeded错误。简单地说，就是应用程序已经基本耗尽了所有可用内存，GC也无法回收。

此类问题的原因与解决方案跟Java heap space非常类似，可以参考上文。

三、Permgen space

Permgen space（方法区内存溢出），该错误表示永久代（Permanent Generation）已用满，通常是因为加载的class数目太多或体积太大。

3.1 原因分析

永久代存储对象主要包括以下几类：

• 加载/缓存到内存中的class定义，包括类的名称，字段，方法和字节码；
• 常量池；
• 对象数组/类型数组所关联的class；
• JIT编译器优化后的class信息。

PermGen的使用量与加载到内存的class的数量/大小正相关。

3.2 解决方案

根据Permgen space报错的时机，可以采用不同的解决方案，如下所示：

• 程序启动报错，修改-XX:MaxPermSize启动参数，调大永久代空间。
• 应用重新部署时报错，很可能是没有应用没有重启，导致加载了多份class信息，只需重启JVM即可解决。
• 运行时报错，应用程序可能会动态创建大量class，而这些class的生命周期很短暂，但是JVM默认不会卸载class，可以设置-XX:+CMSClassUnloadingEnabled和-XX:+UseConcMarkSweepGC这两个参数允许JVM卸载class。

如果上述方法无法解决，可以通过jmap命令dump内存对象jmap -dump:format=b,file=dump.hprof <process-id>，然后利用Eclipse MAT功能逐一分析开销最大的classloader和重复class。

四、Metaspace

JDK 1.8使用Metaspace替换了永久代（Permanent Generation），该错误表示Metaspace已被用满，通常是因为加载的class数目太多或体积太大。

此类问题的原因与解决方法跟Permgen space非常类似，可以参考上文。需要特别注意的是调整Metaspace空间大小的启动参数为-XX:MaxMetaspaceSize。

五、Unable to create new native thread

每个Java线程都需要占用一定的内存空间，当JVM向底层操作系统请求创建一个新的native线程时，如果没有足够的资源分配就会报此类错误。

5.1 原因分析

JVM向OS请求创建native线程失败，就会抛出Unable to create new native thread，常见的原因包括以下几类：

• 线程数超过操作系统最大线程数ulimit限制。
• 线程数超过kernel.pid_max（只能重启）。
• native内存不足。

该问题发生的常见过程主要包括以下几步：

1. JVM内部的应用程序请求创建一个新的Java线程；
2. JVM native方法代理了该次请求，并向操作系统请求创建一个native线程；
3. 操作系统尝试创建一个新的native线程，并为其分配内存；
4. 如果操作系统的虚拟内存已耗尽，或是受到32位进程的地址空间限制，操作系统就会拒绝本次native内存分配；
5. JVM将抛出java.lang.OutOfMemoryError: Unable to create new native thread错误。

5.2 解决方案

• 升级配置，为机器提供更多的内存；
• 降低Java Heap Space大小；
• 修复应用程序的线程泄漏问题；
• 限制线程池大小；
• 使用-Xss参数减少线程栈的大小；
• 调高OS层面的线程最大数：执行ulimia -a查看最大线程数限制，使用ulimit -u xxx调整最大线程数限制。

ulimit -a
.... 省略部分内容 .....
max user processes              (-u) 16384

六、Out of swap space？

该错误表示所有可用的虚拟内存已被耗尽。虚拟内存（Virtual Memory）由物理内存（Physical Memory）和交换空间（Swap Space）两部分组成。当运行时程序请求的虚拟内存溢出时就会报Out of swap space?错误。

6.1 原因分析

该错误出现的常见原因包括以下几类：

• 地址空间不足；
• 物理内存已耗光；
• 应用程序的本地内存泄漏（native leak），例如不断申请本地内存，却不释放。
• 执行jmap -histo:live <pid>命令，强制执行Full GC；如果几次执行后内存明显下降，则基本确认为Direct ByteBuffer问题。

6.2 解决方案

根据错误原因可以采取如下解决方案：

• 升级地址空间为64bit；
• 使用Arthas检查是否为Inflater/Deflater解压缩问题，如果是，则显式调用end方法。
• Direct ByteBuffer问题可以通过启动参数-XX:MaxDirectMemorySize调低阈值。
• 升级服务器配置/隔离部署，避免争用。

七、Kill process or sacrifice child

有一种内核作业（Kernel Job）名为Out of Memory Killer，它会在可用内存极低的情况下“杀死”（kill）某些进程。OOM Killer会对所有进程进行打分，然后将评分较低的进程“杀死”，具体的评分规则可以参考Surviving the Linux OOM Killer。

不同于其他的OOM错误，Kill process or sacrifice child错误不是由JVM层面触发的，而是由操作系统层面触发的。

7.1 原因分析

默认情况下，Linux内核允许进程申请的内存总量大于系统可用内存，通过这种“错峰复用”的方式可以更有效的利用系统资源。

然而，这种方式也会无可避免地带来一定的“超卖”风险。例如某些进程持续占用系统内存，然后导致其他进程没有可用内存。此时，系统将自动激活OOM Killer，寻找评分低的进程，并将其“杀死”，释放内存资源。

7.2 解决方案

• 升级服务器配置/隔离部署，避免争用。
• OOM Killer调优。

八、Requested array size exceeds VM limit

JVM限制了数组的最大长度，该错误表示程序请求创建的数组超过最大长度限制。

JVM在为数组分配内存前，会检查要分配的数据结构在系统中是否可寻址，通常为Integer.MAX_VALUE - 2。

此类问题比较罕见，通常需要检查代码，确认业务是否需要创建如此大的数组，是否可以拆分为多个块，分批执行。

九、Direct buffer memory

Direct buffer memory（堆外内存），Java允许应用程序通过Direct ByteBuffer直接访问堆外内存，许多高性能程序通过Direct ByteBuffer结合内存映射文件（Memory Mapped File）实现高速IO。

9.1 原因分析

Direct ByteBuffer的默认大小为64MB，一旦使用超出限制，就会抛出Direct buffer memory错误。

9.2 解决方案

• Java只能通过ByteBuffer.allocateDirect方法使用Direct ByteBuffer，因此，可以通过Arthas等在线诊断工具拦截该方法进行排查。
• 检查是否直接或间接使用了NIO，如netty，jetty等。
• 通过启动参数-XX:MaxDirectMemorySize调整Direct ByteBuffer的上限值。
• 检查JVM参数是否有-XX:+DisableExplicitGC选项，如果有就去掉，因为该参数会使System.gc()失效。
• 检查堆外内存使用代码，确认是否存在内存泄漏；或者通过反射调用sun.misc.Cleaner的clean()方法来主动释放被Direct ByteBuffer持有的内存空间。
• 内存容量确实不足，升级配置。

参考文章

1. 系统稳定性——OutOfMemoryError常见原因及解决方法
2. OutOfMemoryError

标签：space,常见,稳定性,线程,内存,JVM,OutOfMemoryError,class,native
From： https://www.cnblogs.com/ciel717/p/16185066.html