JVM 堆(heap)溢出案例

摘要：一说明当虚拟机申请不到内存空间的时候，会报堆内存溢出。记录次数不让进程结束，便于使用分析工具来查看内存情况使用的版本报错信息运行结果表明，运行到次时，出现了堆内存溢出。

当虚拟机申请不到内存空间的时候，会报堆内存溢出: OutOfMemoryError:java heap space。

常见的原因：http://outofmemory.cn/c/java-...

我测试到时候，运行在 16G 内存的机器上。JVM 堆内存 默认为物理内存的1/4，即 16 * 1/4 = 4G

JDK 8的 JVM 在 JDK 7 的基础上从堆内存中移除了永久代（Perm Generation），替换为了堆内存之外的元空间（Metaspace），元空间是堆外直接内存，不受堆内存的限制，只受物理内存的限制，可以提供更大的空间。

OutOfMemoryError 异常的常见原因：

加载的数据过大。如：加载的文件或者图片过大、一次从数据库取出过多数据

代码存在死循环或循环产生过多的对象

解决方法

增加jvm的内存大小，使用 -Xmx 和 -Xms 来设置

检查代码中是否有死循环或递归调用。

检查是否有大循环重复产生新对象实体。

检查对数据库查询中，是否有一次获得全部数据的查询。一般来说，如果一次取十万条记录到内存，就可能引起内存溢出。这个问题比较隐蔽，在上线前，数据库中数据较少，不容易出问题，上线后，数据库中数据多了，一次查询就有可能引起内存溢出。因此对于数据库查询尽量采用分页的方式查询。

检查List、Map等集合对象是否有使用完后，未清除的问题。List、MAP等集合对象会始终存有对对象的引用，使得这些对象不能被GC回收。

/**java堆溢出实例
 * 原理：java的堆是用来存放对象实例的，所以我们只要做到以下三点就可以使堆溢出：
 * 1、限制堆的大小，不可扩展
 * 2、不断新建对象
 * 3、保持对象存活不被回收
 * 对应的，我们需要：
 * 1、改变JVM的启动参数，将堆的最小值和最大值设成一样，这样就可以避免堆自动扩展（其实不一样也可以）
 * 2、不断产生对象
 * 3、使用一个List来保存对象，保持对象存活
 *
 * JVM配置参数： -Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
 *
 */
public class HeapOom {
    public static void main(String[] args) {
        // 此list实例会存放在堆内存中
        List list = new ArrayList<>();
        int i = 0;
        boolean flag = true;
        while (flag) {
            try {
                i++;
                // 每次增加一个1M大小的数组对象
                list.add(new byte[1024 * 1024]);
            } catch (Throwable e) {  // catch 捕获的是 Throwable，而不是 Exception。因为 OutOfMemoryError 不属于 Exception 的子类。
                e.printStackTrace();
                flag = false;
                // 记录次数
                System.out.println("count=" + i);
            }
        }

        // 不让进程结束，便于使用分析工具来查看内存情况
        try {
            Thread.sleep(24 * 60 * 60 * 1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

使用的 java 1.8.0_171 版本：

$ java -version
java version "1.8.0_171"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_171-b11)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.171-b11, mixed mode)

报错信息：

count=3316
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at com.song.HeapOom.main(HeapOom.java:21)

运行结果表明，运行到 3316 次时，出现了堆内存溢出。由于每次增加1M内存。粗略估计：程序大约使用3G内存时，出现了内存溢出情况。

通过jmap或VisualVM 者工具可以查看内存情况：最后可以看出，老年代内存使用情况，大约使用了2709MB，使用率近100%。从而导致了 OutOfMemoryError

TIPS：下面查看内存时，由于使用工具查看内存的时间不是同一时间，所以内存使用量有细微差别

$ jmap -heap 3428
Attaching to process ID 3428, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.66-b18

using thread-local object allocation.
Parallel GC with 4 thread(s)

Heap Configuration:
   MinHeapFreeRatio         = 0
   MaxHeapFreeRatio         = 100
   MaxHeapSize              = 4261412864 (4064.0MB)
   NewSize                  = 88604672 (84.5MB)
   MaxNewSize               = 1420296192 (1354.5MB)
   OldSize                  = 177733632 (169.5MB)
   NewRatio                 = 2
   SurvivorRatio            = 8
   MetaspaceSize            = 21807104 (20.796875MB)
   CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB)
   MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB
   G1HeapRegionSize         = 0 (0.0MB)

Heap Usage:
PS Young Generation
Eden Space:
   capacity = 637009920 (607.5MB)
   used     = 637009920 (607.5MB)
   free     = 0 (0.0MB)
   100.0% used
From Space:
   capacity = 11010048 (10.5MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 11010048 (10.5MB)
   0.0% used
To Space:
   capacity = 11010048 (10.5MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 11010048 (10.5MB)
   0.0% used
PS Old Generation  // 老年代内存使用情况，大约使用了2709MB，使用率近100%（导致OutOfMemoryError）
   capacity = 2841116672 (2709.5MB)
   used     = 2840991320 (2709.38045501709MB)
   free     = 125352 (0.11954498291015625MB)
   99.99558793198338% used

4955 interned Strings occupying 422328 bytes.