Java中常见OOM的场景及解决方法

OOM for Heap (java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space)

分析

此OOM是由于JVM中heap的最大值不满足需要，将设置heap的最大值调高即可，参数样例为：-Xmx2G

JVM堆的设置是指java程序运行过程中JVM可以调配使用的内存空间的设置.JVM在启动的时候会自动设置Heap size的值，其初始空间(即-Xms)是物理内存的1/64，最大空间(-Xmx)是物理内存的1/4。可以利用JVM提供的-Xmn -Xms -Xmx等选项可进行设置。Heap size 的大小是Young Generation 和Tenured Generaion 之和。
提示：在JVM中如果98％的时间是用于GC且可用的Heap size 不足2％的时候将抛出此异常信息。
提示：Heap Size 最大不要超过可用物理内存的80％，一般的要将-Xms和-Xmx选项设置为相同，而-Xmn为1/4的-Xmx值。

解决参考

调高heap的最大值，即-Xmx的值调大。

OOM for StackOverflowError (Exception in thread "main" java.lang.StackOverflowError)

分析

如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的最大深度，将抛出StackOverflowError异常。

如果虚拟机在扩展栈时无法申请到足够的内存空间，则抛出OutOfMemoryError异常。

一般在单线程程序情况下无法产生OutOfMemoryError异常，使用多线程方式也会出现OutOfMemeoryError，因为栈是线程私有的，线程多也会方法区溢出。

解决参考

检查程序是否有深度递归。

OOM for Perm (java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space)

分析

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Loader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,这种错误常见在web服务器对JSP进行pre compile的时候。如果你的WEB APP下都用了大量的第三方jar, 其大小超过了jvm默认的大小那么就会产生此错误信息了。由于JVM在默认的情况下，Perm默认为64M，而很多程序需要大量的Perm区内存，尤其使用到像Spring等框架的时候，由于需要使用到动态生成类，而这些类不能被GC自动释放，所以导致OutOfMemoryError: PermGen space异常。解决方法很简单，增大JVM的 -XX:MaxPermSize 启动参数，就可以解决这个问题，如过使用的是默认变量通常是64M，改成128M就可以了，-XX:MaxPermSize=128m。如果已经是128m，就改成 256m。我一般在服务器上为安全起见，改成256m。

解决参考

调高Perm的最大值，即-XX:MaxPermSize的值调大。
另外，注意一点，Perm一般是在JVM启动时加载类进来，如果是JVM运行较长一段时间而不是刚启动后溢出的话，很有可能是由于运行时有类被动态加载进来，此时建议用CMS策略中的类卸载配置。
如：-XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+CMSClassUnloadingEnabled

OOM for GC (java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded)

分析

此OOM是由于JVM在GC时，对象过多，导致内存溢出，建议调整GC的策略，在一定比例下开始GC而不要使用默认的策略，或者将新代和老代设置合适的大小，需要进行微调存活率。

解决参考

改变GC策略，在老代80%时就是开始GC，并且将-XX:SurvivorRatio（-XX:SurvivorRatio=8）和-XX:NewRatio（-XX:NewRatio=4）设置的更合理。

OOM for native thread created (java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread)

分析

首先我们通过下面这个测试程序来认识这个问题：
运行的环境（有必要说明一下，不同环境会有不同的结果）：32位 Windows XP，Sun JDK 1.6.0_18， eclipse 3.4
测试程序：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class TestNativeOutOfMemoryError {

public static void main(String[] args) {

for (int i = 0;; i++) {

System.out.println("i = " + i);

new Thread(new HoldThread()).start();

}

}

}

class HoldThread extends Thread {

CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(1);

public HoldThread() {

this.setDaemon(true);

}

public void run() {

try {

cdl.await();

} catch (InterruptedException e) {

}

}

}

不指定任何JVM参数，eclipse中直接运行输出，输出：

i = 5602
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
at java.lang.Thread.start0(Native Method)
at java.lang.Thread.start(Thread.java:597)
at TestNativeOutOfMemoryError.main(TestNativeOutOfMemoryError.java:20)

这个异常问题本质原因是我们创建了太多的线程，而能创建的线程数是有限制的，导致了异常的发生。能创建的线程数的具体计算公式如下：
(MaxProcessMemory - JVMMemory - ReservedOsMemory) / (ThreadStackSize) = Number of threads
MaxProcessMemory 指的是一个进程的最大内存
JVMMemory JVM内存
ReservedOsMemory 保留的操作系统内存
ThreadStackSize 线程栈的大小

在java语言里， 当你创建一个线程的时候，虚拟机会在JVM内存创建一个Thread对象同时创建一个操作系统线程，而这个系统线程的内存用的不是JVMMemory，而是系统中剩下的内存(MaxProcessMemory - JVMMemory - ReservedOsMemory)。

结合公式和例子进行说明：
MaxProcessMemory 在32位的 windows下是 2G
JVMMemory eclipse默认启动的程序内存是64M
ReservedOsMemory 一般是130M左右
ThreadStackSize 32位 JDK 1.6默认的stacksize 325K左右
公式如下：
(2*1024*1024-64*1024-130*1024)/325 = 5841
公式计算所得5841，和实践5602基本一致（有偏差是因为ReservedOsMemory不能很精确）

依旧使用上面的测试程序，加上下面的JVM参数，测试结果如下：

ThreadStackSize JVMMemory 能创建的线程数
默认的325K -Xms1024m -Xmx1024m i = 2655
默认的325K -Xms1224m -Xmx1224m i = 2072
默认的325K -Xms1324m -Xmx1324m i = 1753
默认的325K -Xms1424m -Xmx1424m i = 1435
-Xss1024k -Xms1424m -Xmx1424m i = 452

解决参考

如果JVM内存调的过大或者可利用率小于20%，可以建议将heap及perm的最大值下调，并将线程栈调小，即-Xss调小，如：-Xss128k。

在JVM内存不能调小的前提下，将-Xss设置较小，如：-Xss:128k。

OOM for allocate huge array (Exception in thread "main": java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit)

分析

此类信息表明应用程序试图分配一个大于堆大小的数组。例如，如果应用程序new一个数组对象，大小为512M，但是最大堆大小为256M，因此OutOfMemoryError会抛出，因为数组的大小超过虚拟机的限制。

解决参考

（1）、首先检查heap的-Xmx是不是设置的过小
（2）、如果heap的-Xmx已经足够大，那么请检查应用程序是不是存在bug，例如：应用程序可能在计算数组的大小时，存在算法错误，导致数组的size很大，从而导致巨大的数组被分配。

OOM for small swap (Exception in thread "main": java.lang.OutOfMemoryError: request <size> bytes for <reason>. Out of swap space? )

分析

抛出这类错误，是由于从native堆中分配内存失败，并且堆内存可能接近耗尽。这类错误可能跟应用程序没有关系，例如下面两种原因也会导致错误的发生：
（1）操作系统配置了较小的交换区
（2）系统的另外一个进程正在消耗所有的内存

解决参考

（1）、检查os的swap是不是没有设置或者设置的过小
（2）、检查是否有其他进程在消耗大量的内存，从而导致当前的JVM内存不够分配。
注意：虽然有时<reason>部分显示导致OOM的原因，但大多数情况下，<reason>显示的是提示分配失败的源模块的名称，所以有必要查看日志文件，如crash时的hs文件。

OOM for exhausted native memory (java.lang.OutOfMemoryErr java.io.FileInputStream.readBytes(Native Method))

分析

从错误日志来看，在OOM后面没有提示引起OOM的原因，进一步查看stack trace发现，导致OOM的原因是由Native Method的调用引起的，另外检查Java heap，发现heap的使用正常，因而需要考虑问题的发生是由于Native memory被耗尽导致的。

解决参考

从根本上来说，解决此问题的方法应该通过检测发生问题时的环境下，native memory为什么被占用或者说为什么native memory越来越小，从而去解决引起Native memory减小的问题。但是如果此问题不容易分析时，可以通过以下方法或者结合起来处理。
（1）、cpu和os保证是64位的，并且jdk也换为64位的。
（2）、将java heap的-Xmx尽量调小，但是保证在不影响应用使用的前提下。
（3）、限制对native memory的消耗，比如：将thread的-Xss调小，并且限制产生大量的线程；限制文件的io操作次数和数量；限制网络的使用等等。

参考资料：

http://hi.baidu.com/wzgws/item/7f143880b5e45d5d26ebd97b

http://icyfenix.iteye.com/blog/802573