java.lang.OutOfMemoryError

什么是OutOfMemoryError

摘自JavaDoc：

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.

当JVM由于内存不足不能够分配一个对象空间，并且通过垃圾回收也不能获取到更多的内存时， 将抛出OutOfMemoryError。

设置堆大小

-Xmssize设置堆的最小值（初始值）。-Xmxsize设置堆的最大值。

堆的最大值显然是要大于程序的大小。 那么我们可以直接地估算一些对象的大小,或者间接地结合一些模拟测试，对程序的体量心里有数。 要注意的是，得出来的大小不应该直接设为堆的最大值，也就是说，将堆设为刚刚好能容纳程序是不科学的。 因为，这样会加大GC执行频率和GC负荷。最好是预计能保留25%左右空闲的堆空间。

还有一点，垃圾回收器会习惯的尽可能的保证当前的堆大小，而不是不停增大堆。所以，设置堆最少值不是越小越好而是设置一个合适的值。 有时，设置堆的最小值等于堆的最大值不失为一个好的策略。

垃圾回收

垃圾回收(garbage collection, GC)与OOM有千丝万缕的关系。 而且，理解GC，了解对象什么条件下会进入年老代，full GC又是什么条件下触发，GC对于软引用、弱引用、幽灵引用的处理，等等，能够帮助解决OOM甚至很大程度在coding阶段避免写出一些可能会触发OOM的代码。 再者，据说GC本身还可能会引发OOM呢。

heap dump

heap dump是反映堆内存的镜像。能反映heap使用度，对象的字节数、个数，等等信息。

如何获得heap dump

  1. 命令行参数

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError可开启使JVM 爆outOfMemoryError时在运行目录产生hprof文件。 而-XX:HeapDumpPath=path可使自定义文件路径及文件名。然后通过jhat分析。这个方法在生产环境中挺实用的。

  1. jmap，然后通过jhat

  2. GUI工具

jvisualVM, JProfiler, MAT, IBM HeapAnalyzer等等。 这些Profiling工具会使用JVM的调试接口(debuging interface)来搜集对象的内存分配信息，包括具体的代码行和方法调用栈。

在分析没爆内存还在运行的程序，使用这种方式会得到更多信息，但是，对运行中的JVM会有开销。

如何分析OutOfMemoryError

首先出现java.lang.OutOfMemoryError，建议一般先增大你的堆大小。 因为，很多时候it works，甚至是在你以为是内存泄露的情况。如果OutOfMemoryError是由于内存泄露，就算增大了堆大小也同样会再次发生。 当然，如果真的超出了你本来估算的很多，那就直接分析吧。

分析的话，当然是结合heap dump、环境和gc log分析。

首先对照下面的错误集帮助定位（当然有一些情况OutOfMemoryError是没调用栈信息，没错误信息，只有个java.lang.OutOfMemoryError躺在那里的。。），有一些OutOfMemoryError是比较容易发现的，比如，方法区引起的爆内存。 再结合工具，在我使用过的工具中jhat是最简易直接的，而jvisualVM、JProfiler、MAT中，我个人偏好MAT，因为MAT会有额外的错误分析建议。 IBM HeapAnalyzer我暂时没使用过。

然后，重点关注存活对象中数量排名前几位的那几个，这些对象一般不是引发OutOfMemoryError的源头，但很可能会和源头相关。 那么，我们可以沿着引用链结合代码寻找和思考。

事实上，引发OutOfMemoryError的问题千奇百怪，其中一些绝非能轻易追踪到， 遗憾的是，以我的经验仅能总结如上，分析OutOfMemoryError并不能仅从一时的学习能完善， 私以为，这事儿需长久地从复杂的生产环境和自我深入学习总结中慢慢精进。

以下是从网上发现的比较好的由“老炮儿”所写的分析OutOfMemoryError的文章。

ImportNew | 深入解析OutOfMemoryError

Plumbr | java.lang.OutOfMemoryError The 8 symptoms that surface them

IBM HeapAnalyzer等工具的架构师和开发者所写。Unveiling the java.lang.Out OfMemoryError

官方的诊断指南Java Troubleshooting Guide | 3 Troubleshoot Memory Leaks

Java Troubleshooting Guide | 2.7 Native Memory Tracking

你假笨 | JVM源码分析之临门一脚的OutOfMemoryError完全解读

错误集

常见错误集。

Requested array size exceeds VM limit

/**
 *  make  <code>java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit<code/> happen
 *
 *  VM options: -Xmx10m
 */
public class RequestedArraySizeExceedsVMLimitMain {

    public static void main(String[] args) {
        int[] i = new int[Integer.MAX_VALUE];

    }
}

/*//java8 output
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
    at com.tea.outofmemory.RequestedArraySizeExceedsVMLimitMain.main(RequestedArraySizeExceedsVMLimitMain.java:12)
    (.....省略)
*/

这是一个较少出现的错误。该错误信息表明，一个数组(动态或静态地)请求过大的内存空间，大到虚拟机不能接受。

不用多说，一般该错误看源码。

java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

以下代码基于java6。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 *  make  <code>java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space<code/> happen
 *
 *  VM options: -XX:MaxPermSize=10M
 */
public class PermGenSpaceMain {

    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        for (int i = 0; i < 200000000; i++) {
            String s = String.valueOf(i);
            list.add(s.intern());
        }

    }
}
/* //java6 output
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
    at java.lang.String.intern(Native Method)
    at com.tea.outofmemory.PermGenSpaceMain.main(PermGenSpaceMain.java:21)
 */

java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space只出现于Java7或以下版本，一般通过-XX:MaxPermSize=size增大永久代去解决错误。

java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace

/**
 * copy from https://plumbr.eu/outofmemoryerror
 *
 * test java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace
 *
 * *  VM options: -XX:MaxMetaspaceSize=10M
 *              -verbose:gc
 *              -XX:+PrintGCDetails
 *              -XX:+PrintGCTimeStamps
 */
public class MetaspaceMain2 {
    static javassist.ClassPool cp = javassist.ClassPool.getDefault();


    public static void main(String[] args) throws Exception{
        for (int i = 0; ; i++) {
            Class c = cp.makeClass("com.tea.outofmemory.metaspace" + i).toClass();
        }
    }

}


/*//java8 output
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace
    at javassist.ClassPool.toClass(ClassPool.java:1085)
    at javassist.ClassPool.toClass(ClassPool.java:1028)
    at javassist.ClassPool.toClass(ClassPool.java:986)
    at javassist.CtClass.toClass(CtClass.java:1079)
    at com.tea.outofmemory.MetaSpaceMain2.main(MetaSpaceMain2.java:16)
 */

java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace。 Java8使用本地内存存放Metaspace。Metaspace存放了Java类的元数据：类的版本、字段、方法、接口等描述信息。

Metaspace究竟是啥么，与PermGen又有什么关系，Java6、7、8这3个版本中二者有什么爱恨情仇。对以上3个问题有疑问的好奇宝宝，可以看这两篇文章：

ifeve | Java PermGen 去哪里了?

javacodegeeks | Java 8: From PermGen to Metaspace

对metaspace更深入的解读你假笨 | JVM源码分析之Metaspace解密

java.lang.OutOfMemoryError: Java Heap Space

示例就不写了，爆Heap的代码很容易写出来，限制堆大小，然后随便创建个比较大的数组或者往一个StringBuffer无限循环塞东西等等，都可以轻松引爆Heap。

调试方式看如何分析OutOfMemoryError。

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

java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread是由于没有足够内存去创建新本地线程。

由于JVM在Java的线程创建时，是会创建一条新的本地线程与之对应。所以我试着用如下代码简单生成错误：


import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * make  <code>java.lang.OutOfMemoryError: Unable to create new native thread<code/> happen
 *
 * can not work at windows
 *
 *  VM options:
 *
 */
public class CannotCreateThreadMain {
    public static void main(String[] args) {

        for (int i = 0; ; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    TimeUnit.MINUTES.sleep(20);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }, String.valueOf(i))
                    .start();
        }
    }
}

我试着运行了三次，但最后电脑都失去响应被迫拉闸重启了。

后来在下文链接找到原因，原来该错误和平台有关的（我的机器是windows 8）。

java.lang.OutOfMemoryError: Unable to create new native thread

java.lang.OutOfMemoryError: requested NNN bytes for MMMM. Out of swap space?

未解问题。我未曾遇到过此错误，只是网上看到，试着用写个实例重现出来，未果。望看此笔记的朋友帮忙解答。

以下是一些网上解释：

  • swap place：虚拟内存。

  • MMMM 指代一个模块或函数。

java.lang.OutOfMemoryError: GC Overhead limit exceeded

官方诊断说明：

Cause: The detail message "GC overhead limit exceeded" indicates that the garbage collector is running all the time and Java program is making very slow progress. After a garbage collection, if the Java process is spending more than approximately 98% of its time doing garbage collection and if it is recovering less than 2% of the heap and has been doing so far the last 5 (compile time constant) consecutive garbage collections, then a java.lang.OutOfMemoryError is thrown. This exception is typically thrown because the amount of live data barely fits into the Java heap having little free space for new allocations.

Action: Increase the heap size. The java.lang.OutOfMemoryError exception for GC Overhead limit exceeded can be turned off with the command line flag -XX:-UseGCOverheadLimit.

代码示例：

package com.tea.outofmemory;

import java.util.*;

/**
 * make  <code>java.lang.OutOfMemoryError: GC Overhead limit exceeded<code/> happen
 *
 *  VM options: -Xmx10m
 *              -Xms10m
 *              -XX:-OmitStackTraceInFastThrow
 *              -verbose:gc
 *              -XX:+PrintGCDetails
 *              -XX:+PrintGCTimeStamps
 *
 */
public class GCOverheadLimitExceededMain {
    public static void main(String[] args) {
        int _1MB = 1024 * 1024;

        Map<Integer, Integer> m = new HashMap<>();
        Random r = new Random();
        for (int i = 1; ; i++) {
            m.put(r.nextInt(), i);
        }

    }
}
/* //Java8 output
//……省略
31.504: [Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 2048K->2048K(2560K)] [ParOldGen: 7041K->7041K(7168K)] 9089K->9089K(9728K), [Metaspace: 3233K->3233K(1056768K)], 0.1488742 secs] [Times: user=0.53 sys=0.00, real=0.15 secs]
31.653: [Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 2048K->2048K(2560K)] [ParOldGen: 7043K->7043K(7168K)] 9091K->9091K(9728K), [Metaspace: 3233K->3233K(1056768K)], 0.1370669 secs] [Times: user=0.56 sys=0.00, real=0.14 secs]
31.793: [Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 2048K->0K(2560K)] [ParOldGen: 7046K->709K(7168K)] 9094K->709K(9728K), [Metaspace: 3258K->3258K(1056768K)], 0.0157233 secs] [Times: user=0.02 sys=0.00, real=0.02 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
    at java.lang.Integer.valueOf(Integer.java:832)
    at com.tea.outofmemory.GCOverheadLimitExceededMain.main(GCOverheadLimitExceededMain.java:30)

Heap
 PSYoungGen      total 2560K, used 53K [0x00000000ffd00000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62)
  eden space 2048K, 2% used [0x00000000ffd00000,0x00000000ffd0d7a8,0x00000000fff00000)
    at sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java:43)
  from space 512K, 0% used [0x00000000fff80000,0x00000000fff80000,0x0000000100000000)
    at java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java:498)
  to   space 512K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x00000000fff80000)
    at com.intellij.rt.execution.application.AppMain.main(AppMain.java:140)
 ParOldGen       total 7168K, used 709K [0x00000000ff600000, 0x00000000ffd00000, 0x00000000ffd00000)
  object space 7168K, 9% used [0x00000000ff600000,0x00000000ff6b1738,0x00000000ffd00000)
 Metaspace       used 3265K, capacity 4494K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 356K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K

 */

references

[1]Plumbr | java.lang.OutOfMemoryError - The 8 symptoms that surface them

[2]ImportNew | 深入解析OutOfMemoryError

[3]kdgregory.com | Java Reference Objects or How I Learned to Stop Worrying and Love OutOfMemoryError

[4]JINWOO HWANG | Unveiling the java.lang.Out OfMemoryError

[5]Bruce Eckel.java编程思想,第4版.中国:机械工业出版社,2007

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