Java内存溢出问题的定位过程

相信通过写java程序讨生活的人对内存溢出并不陌生，如下文字的出现更是让人恼火：
java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
尤其当应用服务器(Java容器)出现上述情况更是让人有一种天塌下来的感觉。

   好的编码实践可能会大大降低内存溢出的产生。
   本文并不是写如何规避内存溢出，但是我还是要介绍一下如何能够尽量规避内存溢出：
   1. 编码规范认真执行。找几个资深程序猿（或者整个项目组讨论后）写一个Java编码规范，让项目组成员尽量遵守。一目了然的代码更容易定位问题，当然也更能让人写出好的代码。
   2. 单元测试要覆盖所有分支与边界条件。不要拿某种情况不会出现做借口。有句老话说常在河边站哪有不湿鞋（学名墨菲定律）。
   3. 代码审查要走。代码写完了，找资深程序猿扫扫代码没有坏处。
   4. 有条件的项目组要充分利用测试人员的能动性。
   5. 如果项目的期望较高，就把上面的尽量、可能等词汇改成一定要。

   以上五条建议对非性命攸关型项目足够了。





下面说正题：

   对于java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 这种情况更多的是靠程序猿的经验来解决：

   PermGen space的全称是Permanent Generation space,是指内存的永久保存区域, 这块内存主要是被JVM存放Class和Meta信息的,Class在被Load时就会被放到PermGen space中, 它和存放类实例(Instance)的Heap区域不同,GC(Garbage Collection)不会在主程序运行期对 PermGen space进行清理，所以如果你的应用中有很多CLASS的话,就很可能出现PermGen space错误。

   通过上面的描述就可以得出：如果要加载的class与jar文件大小超过-XX:MaxPermSize就有可能会产生java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 。

   换句话说-XX:MaxPermSize的大小要超过class与jar的大小。通常-XX:MaxPermSize为-Xmx的1/8。

  

   对于java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 可能定位的过程就需要折腾一翻了：

   虽然各种java虚拟机的实现机制不一,但是heap space内存溢出产生的原因相同：那就是堆内存不够虚拟机分配了。

   我对java虚拟机的实现不感兴趣，对各种虚拟机的内存分配机制与gc的交互关系也不了解。但是我大致认为内存分配机制与gc是有联系的，也就是说内存不够分配时gc肯定也释放不了堆内存。从这一点出发，我们就需要找为什么gc释放不了堆内存。通常来说释放不了是因为内存还在使用。对于java对象产生的堆内存占用，只要其不再被继续引用gc是能够顺利回收的(对于通过本地方法调用,即JNI调用产生内存泄露的情况暂不考虑)。

   问题的关键就找到了，当产生heap space内存溢出时，堆内存中对象数量过多的就可能是问题的根源了。例外的情况是，程序确实需要那么多内存，这时就要考虑增大堆内存。

   例外的情况在本文中就不再多说了，下面介绍jdk自带的两个可视化工具来定位问题。

jdk/bin/jconsole.exe  jdk/bin/jvisualvm.exe
  
   jconsole.exe可以查看本地以及远程主机上的java虚拟机的当前状况，这对服务器健康检查情况非常有用。如下图：



   jvisualvm.exe可以用来查看分析内存转储文件；也可以用其做java虚拟机当前状况查看，但是jvisualvm.exe的侵入性非常强，一旦使用会严重影响应用性能。如下图：



  下面写些代码来演示一下内存溢出的产生，堆转储文件的生成，堆内存的分析。
 
  首先创建数据持有对象类：

package com.zas.jvm.om;

/**
 * 数据对象
 * @author zas
 */
public class DataObject {
	//数据对象ID
	private String id;
	//数据对象内容
	private String des;
	
	public DataObject(String id, String des) {
		super();
		this.id = id;
		this.des = des;
	}

	public String getId() {
		return id;
	}

	public void setId(String id) {
		this.id = id;
	}

	public String getDes() {
		return des;
	}

	public void setDes(String des) {
		this.des = des;
	}

	@Override
	public String toString() {
		return "DataObject [id=" + id + ", des=" + des + "]";
	}
	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {

	}

}

溢出演示代码

package com.zas.jvm.om;

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

public class OutMemeryTest {
	
	List<DataObject> list = new ArrayList<DataObject>();
	
	public void testOm(){
		for (int i = 0; i < 100000; i++) {
			DataObject data = new DataObject("id&"+i, "des:"+i);
			list.add(data);
		}
	}
	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		OutMemeryTest omt = new OutMemeryTest();
		for (int i = 0; i < 2; i++) {
			omt.testOm();
		}
		System.out.println("DOne!");
		try {
			Thread.sleep(100000000);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

运行参数设置如下：-Xms64m -Xmx64m -XX:PermSize=8m -XX:MaxPermSize=8m
-XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError          
见下图：




jvisualvm分析效果图：
  

从上图结合代码明显得出：com.zas.jvm.om.DataObject这个类的对象出了问题。


以上是一个演示问题产生及定位过程，生产环境的问题千奇百怪需要具体问题具体分析。

当堆内存巨大时可能要调整jdk\lib\visualvm\etc\visualvm.conf文件中的-xms -xmx大小来导入转储文件。

生产环境为linux的较多，可以借助jdk自带的jmap来转储堆内存文件来分析。