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什么是OOM,内存溢出和内存泄漏的区别是什么?为什么会OOM及一些解决方法

oom

1)什么是OOM? 

OOM,全称“Out Of Memory”,翻译成中文就是“内存用完了”,来源于java.lang.OutOfMemoryError。看下关于的官方说明: Thrown when the Java Virtual Machine cannot allocate an object because it is out of memory, and no more memory could be made available by the garbage collector. 意思就是说,当JVM因为没有足够的内存来为对象分配空间并且垃圾回收器也已经没有空间可回收时,就会抛出这个error(注:非exception,因为这个问题已经严重到不足以被应用处理)。

2)为什么会OOM?

为什么会没有内存了呢?原因不外乎有两点:

1)分配的少了:比如虚拟机本身可使用的内存(一般通过启动时的VM参数指定)太少。

2)应用用的太多,并且用完没释放,浪费了。此时就会造成内存泄露或者内存溢出。

内存泄露:申请使用完的内存没有释放,导致虚拟机不能再次使用该内存,此时这段内存就泄露了,因为申请者不用了,而又不能被虚拟机分配给别人用。

内存溢出:申请的内存超出了JVM能提供的内存大小,此时称之为溢出。

内存泄漏和内存溢出的区别:

内存溢出 out of memory,是指程序在申请内存时,没有足够的内存空间供其使用,出现out of memory;比如申请了一个integer,但给它存了long才能存下的数,那就是内存溢出。
内存泄露 memory leak,是指程序在申请内存后,无法释放已申请的内存空间,一次内存泄露危害可以忽略,但内存泄露堆积后果很严重,无论多少内存,迟早会被占光。
memory leak会最终会导致out of memory!
(个人用通俗的话来理解就是:
内存溢出,就是说,你向系统申请了装10个橘子的篮子(内存)并拿到了,但你却用它来装10个苹果,从而超出其最大能够容纳的范围,于是产生溢出;
内存泄漏,就是说系统的篮子(内存)是有限的,而你申请了一个篮子,拿到之后没有归还(忘记还了或是丢了),于是造成一次内存泄漏。在你需要用篮子的时候,又去申请,如此反复,最终系统的篮子无法满足你的需求,最终会由内存泄漏造成内存溢出。)

内存泄漏是指你向系统申请分配内存进行使用(new),可是使用完了以后却不归还(delete),结果你申请到的那块内存你自己也不能再访问(也许你把它的地址给弄丢了),而系统也不能再次将它分配给需要的程序。一个盘子用尽各种方法只能装4个果子,你装了5个,结果掉倒地上不能吃了。这就是溢出!比方说栈,栈满时再做进栈必定产生空间溢出,叫上溢,栈空时再做退栈也产生空间溢出,称为下溢。就是分配的内存不足以放下数据项序列,称为内存溢出.

   以发生的方式来分类,内存泄漏可以分为4类:

1. 常发性内存泄漏。发生内存泄漏的代码会被多次执行到,每次被执行的时候都会导致一块内存泄漏。
2. 偶发性内存泄漏。发生内存泄漏的代码只有在某些特定环境或操作过程下才会发生。常发性和偶发性是相对的。对于特定的环境,偶发性的也许就变成了常发性的。所以测试环境和测试方法对检测内存泄漏至关重要。
3. 一次性内存泄漏。发生内存泄漏的代码只会被执行一次,或者由于算法上的缺陷,导致总会有一块仅且一块内存发生泄漏。比如,在类的构造函数中分配内存,在析构函数中却没有释放该内存,所以内存泄漏只会发生一次。
4. 隐式内存泄漏。程序在运行过程中不停的分配内存,但是直到结束的时候才释放内存。严格的说这里并没有发生内存泄漏,因为最终程序释放了所有申请的内存。但是对于一个服务器程序,需要运行几天,几周甚至几个月,不及时释放内存也可能导致最终耗尽系统的所有内存。所以,我们称这类内存泄漏为隐式内存泄漏。

从用户使用程序的角度来看,内存泄漏本身不会产生什么危害,作为一般的用户,根本感觉不到内存泄漏的存在。真正有危害的是内存泄漏的堆积,这会最终消耗尽系统所有的内存。从这个角度来说,一次性内存泄漏并没有什么危害,因为它不会堆积,而隐式内存泄漏危害性则非常大,因为较之于常发性和偶发性内存泄漏它更难被检测到。

在之前没有垃圾自动回收的日子里,比如C语言和C++语言,我们必须亲自负责内存的申请与释放操作,如果申请了内存,用完后又忘记了释放,比如C++中的new了但是没有delete,那么就可能造成内存泄露。偶尔的内存泄露可能不会造成问题,而大量的内存泄露可能会导致内存溢出。

而在Java语言中,由于存在了垃圾自动回收机制,所以,我们一般不用去主动释放不用的对象所占的内存,也就是理论上来说,是不会存在“内存泄露”的。但是,如果编码不当,比如,将某个对象的引用放到了全局的Map中,虽然方法结束了,但是由于垃圾回收器会根据对象的引用情况来回收内存,导致该对象不能被及时的回收。如果该种情况出现次数多了,就会导致内存溢出,比如系统中经常使用的缓存机制。Java中的内存泄露,不同于C++中的忘了delete,往往是逻辑上的原因泄露。

3)OOM的类型

JVM内存模型:

按照JVM规范,JAVA虚拟机在运行时会管理以下的内存区域:

  • 程序计数器:当前线程执行的字节码的行号指示器,线程私有
  • JAVA虚拟机栈:Java方法执行的内存模型,每个Java方法的执行对应着一个栈帧的进栈和出栈的操作。
  • 本地方法栈:类似“ JAVA虚拟机栈 ”,但是为native方法的运行提供内存环境。
  • JAVA堆:对象内存分配的地方,内存垃圾回收的主要区域,所有线程共享。可分为新生代,老生代。
  • 方法区:用于存储已经被JVM加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。Hotspot中的“永久代”。
  • 运行时常量池:方法区的一部分,存储常量信息,如各种字面量、符号引用等。
  • 直接内存:并不是JVM运行时数据区的一部分, 可直接访问的内存, 比如NIO会用到这部分。

按照JVM规范,除了程序计数器不会抛出OOM外,其他各个内存区域都可能会抛出OOM。

最常见的OOM情况有以下三种:

  • java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space ------>java堆内存溢出,此种情况最常见,一般由于内存泄露或者堆的大小设置不当引起。对于内存泄露,需要通过内存监控软件查找程序中的泄露代码,而堆大小可以通过虚拟机参数-Xms,-Xmx等修改。
  • java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space ------>java永久代溢出,即方法区溢出了,一般出现于大量Class或者jsp页面,或者采用cglib等反射机制的情况,因为上述情况会产生大量的Class信息存储于方法区。此种情况可以通过更改方法区的大小来解决,使用类似-XX:PermSize=64m -XX:MaxPermSize=256m的形式修改。另外,过多的常量尤其是字符串也会导致方法区溢出。
  • java.lang.StackOverflowError ------> 不会抛OOM error,但也是比较常见的Java内存溢出。JAVA虚拟机栈溢出,一般是由于程序中存在死循环或者深度递归调用造成的,栈大小设置太小也会出现此种溢出。可以通过虚拟机参数-Xss来设置栈的大小。

4)OOM分析--heapdump

要dump堆的内存镜像,可以采用如下两种方式:

  • 设置JVM参数-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError,设定当发生OOM时自动dump出堆信息。不过该方法需要JDK5以上版本。
  • 使用JDK自带的jmap命令。"jmap -dump:format=b,file=heap.bin <pid>"   其中pid可以通过jps获取。

dump堆内存信息后,需要对dump出的文件进行分析,从而找到OOM的原因。常用的工具有:

  • mat: eclipse memory analyzer, 基于eclipse RCP的内存分析工具。详细信息参见:http://www.eclipse.org/mat/,推荐使用。   
  • jhat:JDK自带的java heap analyze tool,可以将堆中的对象以html的形式显示出来,包括对象的数量,大小等等,并支持对象查询语言OQL,分析相关的应用后,可以通过http://localhost:7000来访问分析结果。不推荐使用,因为在实际的排查过程中,一般是先在生产环境 dump出文件来,然后拉到自己的开发机器上分析,所以,不如采用高级的分析工具比如前面的mat来的高效。

这个链接:http://www.ibm.com/developerworks/cn/opensource/os-cn-ecl-ma/index.html中提供了一个采用mat分析的例子 。

注意:因为JVM规范没有对dump出的文件的格式进行定义,所以不同的虚拟机产生的dump文件并不是一样的。在分析时,需要针对不同的虚拟机的输出采用不同的分析工具(当然,有的工具可以兼容多个虚拟机的格式)。IBM HeapAnalyzer也是分析heap的一个常用的工具。

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