JAVA?OOM內(nèi)存溢出問題深入解析
JAVA內(nèi)存OOM溢出的幾種常見業(yè)務(wù)場景
當(dāng)生產(chǎn)系統(tǒng)遇到莫種場景時就會觸發(fā)OOM內(nèi)存溢出,導(dǎo)致系統(tǒng)不可用。常見的場景如:
- 秒殺活動:當(dāng)大量的請求進(jìn)來的時候,導(dǎo)致系統(tǒng)瞬間創(chuàng)建大量的內(nèi)存對象,如果內(nèi)存對象都是大對象而且不能及時釋放,就會撐爆內(nèi)存
- 特殊業(yè)務(wù)場景:如獲取報表數(shù)據(jù),報表信息需要從數(shù)據(jù)庫中查詢大量的數(shù)據(jù)到內(nèi)存中進(jìn)行處理,如果對數(shù)據(jù)沒有控制的話,就會撐爆內(nèi)存
- 內(nèi)存空間分配過?。喝鐃omcat類的web容器分配的java內(nèi)存空間過小,當(dāng)過多的線程創(chuàng)建的對象直接把內(nèi)存用完
- 創(chuàng)建的類過多,導(dǎo)致永久代或者元空間被消耗光
JAVA內(nèi)存結(jié)構(gòu)原理
- 類的加載

- 編寫好的java文件通過IDE編譯,變成.class二進(jìn)制字節(jié)文件
- 該字節(jié)文件加載進(jìn)類加載器
詳細(xì)過程如下,java程序運行時,虛擬機(jī)會單獨劃分出一塊內(nèi)存區(qū)域,我們需要特別關(guān)注堆和棧這兩塊區(qū)域,生產(chǎn)搶修頻繁出問題的也是這兩個區(qū)域。(堆負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲,棧則負(fù)責(zé)程序運行)

- JAVA 堆
Java 堆區(qū)還可以劃分為新生代和老年代,新生代又可以進(jìn)一步劃分為 Eden 區(qū)、Survivor 1 區(qū)、Survivor 2 區(qū)。

該區(qū)域的主要特點:
- 該區(qū)域是程序的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域,主要負(fù)責(zé)存放new對象,但不存放數(shù)據(jù)類型和對象引用
- 該區(qū)域是垃圾回收的主要工作區(qū)域
- JAVA棧
存放基本數(shù)據(jù)類型(boolean、byte、char、short、int、float、long、double)以及對象的引用(它可能是一個指向?qū)ο笃鹗嫉刂返囊弥羔?,也可能指向一個代表對象的句柄或者其他與此對象相關(guān)的位置)。
這個區(qū)域可能有兩種異常:如果線程請求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度,將拋出 StackOverflowError 異常;如果虛擬機(jī)??梢詣討B(tài)擴(kuò),當(dāng)擴(kuò)展時無法申請到足夠的內(nèi)存時會拋出 OutOfMemoryError異常。
設(shè)計程序演示內(nèi)存溢出現(xiàn)象
為了更好的理解程序是如何運行,并導(dǎo)致JAVA內(nèi)存溢出的,我設(shè)計了四個場景來進(jìn)行模擬演示
- 棧溢出(StackOverflowError)
- 堆溢出(OutOfMemoryError:Java heap space)
- 永久代溢出 java8之前版本(OutOfMemoryError: PermGen space)。java8之后(包含)版本(OutOfMemoryError: PermGen space)
- 直接內(nèi)存溢出
- 棧溢出(StackOverflowError)
線程請求的棧深度大于虛擬機(jī)所允許的深度,將拋出 StackOverflowError 異常
/**
* 棧溢出
*/
public class Stack {
public static void main(String[] args) {
new Stack().test();
}
public void test() {
test();
}
}棧深度被消耗殆盡拋出異常
Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError
at Stack.test(Stack.java:11)
at Stack.test(Stack.java:11)
at Stack.test(Stack.java:11)
- 堆溢出(OutOfMemoryError:Java heap space)
通過不斷的往數(shù)組列表中存放大對象,最終把內(nèi)存資源消耗殆盡
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class HeapOOMTest {
public static void main(String[] args) {
List<byte[]> list = new ArrayList<>();
try {
while (true) {
// 分配大量的內(nèi)存,每次分配1MB的字節(jié)數(shù)組
byte[] data = new byte[1024 * 1024]; // 1MB
list.add(data);
}
} catch (OutOfMemoryError e) {
System.out.println("發(fā)生堆溢出錯誤:Java heap space");
e.printStackTrace();
}
}
}拋出異常
發(fā)生堆溢出錯誤:Java heap space
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at HeapOOMTest.main(HeapOOMTest.java:11)
- 永久代溢出 java8之前版本(OutOfMemoryError: PermGen space)。java8之后(包含)版本(OutOfMemoryError: Metaspace)
java1.8之后就舍棄了永久代,取而代之的是元空間。我的環(huán)境是jdk1.8,所以只能演示元空間的報錯。
這段Java代碼演示了如何在Java程序中觸發(fā)"OutOfMemoryError: Metaspace"錯誤。它通過不斷生成新的類、加載這些類并將其加入到列表中,最終導(dǎo)致"Metaspace"區(qū)域的內(nèi)存耗盡。
具體流程如下:
- 在
main方法中,通過ArrayList創(chuàng)建一個classes列表,用于存儲動態(tài)生成的類。 在
while(true)循環(huán)中,程序不斷執(zhí)行以下操作:- 生成一個唯一的類名("DynamicClass" + 當(dāng)前納秒時間戳)。
- 使用
generateClassBytes方法生成類的字節(jié)碼。 - 將生成的字節(jié)碼寫入到以類名命名的文件中。
- 使用自定義的
CustomClassLoader類加載器加載這個類。 - 將加載后的類對象添加到
classes列表中。 - 可選地,刪除已經(jīng)加載的類文件,釋放磁盤空間。
- 當(dāng)"Metaspace"區(qū)域的內(nèi)存耗盡時,會拋出"OutOfMemoryError: Metaspace"異常,程序捕獲并打印異常信息。
import java.util.List;
import java.util.ArrayList;
import java.nio.file.*;
import java.io.IOException;
public class PermGenOutOfMemory {
public static void main(String[] args) {
List<Class<?>> classes = new ArrayList<>();
try {
while (true) {
// Generate a unique class name and bytecode
String className = "DynamicClass" + System.nanoTime();
byte[] classData = generateClassBytes(className);
// Define the class by writing it to a file and loading it
Path classFilePath = Paths.get(className + ".class");
Files.write(classFilePath, classData);
Class<?> clazz = loadClass(className, classFilePath);
classes.add(clazz);
// Optional: Delete the class file after loading
Files.delete(classFilePath);
}
} catch (OutOfMemoryError | IOException e) {
System.out.println("OutOfMemoryError: Metaspace");
e.printStackTrace();
}
}
static byte[] generateClassBytes(String className) {
// Replace this with your own class bytecode generation logic
// You can use libraries like ASM for bytecode generation
// For simplicity, let's just create a class with a single method
String classContent = "public class " + className + " { public void doSomething() { System.out.println(\"Hello from " + className + "\"); } }";
return classContent.getBytes();
}
static Class<?> loadClass(String className, Path classFilePath) throws IOException {
// Load the class from the file into the Metaspace
byte[] classData = Files.readAllBytes(classFilePath);
return new CustomClassLoader().loadClass(className, classData);
}
static class CustomClassLoader extends ClassLoader {
public Class<?> loadClass(String name, byte[] classData) {
return defineClass(name, classData, 0, classData.length);
}
}
}- 直接內(nèi)存溢出
分配 1MB 的直接內(nèi)存并將其累加到 allocatedMemory 中,使用 unsafe.allocateMemory(memory) 分配直接內(nèi)存。
如果在分配直接內(nèi)存時發(fā)生異常,則會捕獲異常并打印異常堆棧信息。
import sun.misc.Unsafe;
import java.lang.reflect.Field;
public class DirectMemoryOOMTest {
public static void main(String[] args) {
int i = 0;
long allocatedMemory = 0;
Unsafe unsafe = null;
try {
Field field = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
field.setAccessible(true);
unsafe = (Unsafe) field.get(null);
while (true) {
long memory = 1024 * 1024;
allocatedMemory += memory;
unsafe.allocateMemory(memory);
i++;
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError
at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method)
at DirectMemoryOOMTest.main(DirectMemoryOOMTest.java:19)
PS D:\java>
總結(jié)
- 了解了java內(nèi)存結(jié)構(gòu)原理和生產(chǎn)主要發(fā)生問題的區(qū)域
- 了解了哪些業(yè)務(wù)場景會導(dǎo)致的OOM
- 通過代碼演示了幾種導(dǎo)致OOM問題的情況
以上就是JAVA內(nèi)存溢出問題深入解析的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于JAVA 內(nèi)存溢出的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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