Java内存溢出和内存泄露

一、为什么要了解内存泄露和内存溢出？

 

1、内存泄露一般是代码设计存在缺陷导致的，通过了解内存泄露的场景，可以避免不必要的内存溢出和提高自己的代码编写水平；

2、通过了解内存溢出的几种常见情况，可以在出现内存溢出的时候快速的定位问题的位置，缩短解决故障的时间。

 

二、基本概念

 

内存泄露：指程序中动态分配内存给一些临时对象，但是对象不会被GC所回收，它始终占用内存。即被分配的对象可达但已无用。

 

内存溢出：指程序运行过程中无法申请到足够的内存而导致的一种错误。内存溢出通常发生于OLD段或Perm段垃圾回收后，仍然无内存空间容纳新的Java对象的情况。

 

从定义上可以看出内存泄露是内存溢出的一种诱因，不是唯一因素。

 

三、内存泄露的几种场景：

 

1、长生命周期的对象持有短生命周期对象的引用

 

            这是内存泄露最常见的场景，也是代码设计中经常出现的问题。

            例如：在全局静态map中缓存局部变量，且没有清空操作，随着时间的推移，这个map会越来越大，造成内存泄露。

 

2、修改hashset中对象的参数值，且参数是计算哈希值的字段

 

             当一个对象被存储进HashSet集合中以后，就不能修改这个对象中的那些参与计算哈希值的字段，否则对象修改后的哈希值与最初存储进HashSet集合中时的哈希值就不同了，在这种情况下，即使在contains方法使用该对象的当前引用作为参数去HashSet集合中检索对象，也将返回找不到对象的结果，这也会导致无法从HashSet集合中删除当前对象，造成内存泄露。

 

3、机器的连接数和关闭时间设置

 

            长时间开启非常耗费资源的连接，也会造成内存泄露。

 

四、内存溢出的几种情况：

1、堆内存溢出（outOfMemoryError：Java heap space）

       在jvm规范中，堆中的内存是用来生成对象实例和数组的。

       如果细分，堆内存还可以分为年轻代和年老代，年轻代包括一个eden区和两个survivor区。

       当生成新对象时，内存的申请过程如下：

          a、jvm先尝试在eden区分配新建对象所需的内存；

          b、如果内存大小足够，申请结束，否则下一步；

          c、jvm启动youngGC，试图将eden区中不活跃的对象释放掉，释放后若Eden空间仍然不足以放入新对象，则试图将部分Eden中活跃对象放入Survivor区；

          d、Survivor区被用来作为Eden及old的中间交换区域，当OLD区空间足够时，Survivor区的对象会被移到Old区，否则会被保留在Survivor区；

          e、 当OLD区空间不够时，JVM会在OLD区进行full GC；

          f、full GC后，若Survivor及OLD区仍然无法存放从Eden复制过来的部分对象，导致JVM无法在Eden区为新对象创建内存区域，则出现”out of memory错误”：

                                   outOfMemoryError：java heap space

 

/**
 * 堆内存溢出
 * jvm参数：-Xms 5m -Xmx 5m -Xmn 2m -XX:NewSize=1m
 */
public class MemoryLeak {
   
    private String[] s = new String[1000];
 
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Map<String,Object> m =new HashMap<String,Object>();
        int i =0;
        int j=10000;
        while(true){
            for(;i<j;i++){
                MemoryLeak memoryLeak = new MemoryLeak();
                m.put(String.valueOf(i), memoryLeak);
            }
        }
    }
}

     默认空间(即-Xms)是物理内存的1/64，最大空间(-Xmx)是物理内存的1/4。如果内存剩余不到40％，JVM就会增大堆到Xmx设置的值，内存剩余超过70％，JVM就会减小堆到Xms设置的值。所以服务器的Xmx和Xms设置一般应该设置相同避免每次GC后都要调整虚拟机堆的大小。假设物理内存无限大，那么JVM内存的最大值跟操作系统有关，一般32位机是1.5g到3g之间，而64位的就不会有限制了。

    注意：如果Xms超过了Xmx值，或者堆最大值和非堆最大值的总和超过了物理内存或者操作系统的最大限制都会引起服务器启动不起来。

 

2、方法区内存溢出（outOfMemoryError：permgem space）

       在jvm规范中，方法区主要存放的是类信息、常量、静态变量等。

       所以如果程序加载的类过多，或者使用反射、gclib等这种动态代理生成类的技术，就可能导致该区发生内存溢出，一般该区发生内存溢出时的错误信息为：

             outOfMemoryError：permgem space

    JVM管理两种类型的内存，堆和非堆。堆是给开发人员用的上面说的就是，是在JVM启动时创建；非堆是留给JVM自己用的，用来存放类的信息的。它和堆不同，运行期内GC不会释放空间。如果web app用了大量的第三方jar或者应用有太多的class文件而恰好MaxPermSize设置较小，超出了也会导致这块内存的占用过多造成溢出，或者tomcat热部署时侯不会清理前面加载的环境，只会将context更改为新部署的，非堆存的内容就会越来越多。

    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(4M)那么就会产生此错误信息了。
一个最佳的配置例子：
set JAVA_OPTS=-Xms512m -Xmx512m -XX:PermSize=128M -XX:MaxNewSize=256m -XX:MaxPermSize=256m

 

3、线程栈溢出（java.lang.StackOverflowError）

       线程栈时线程独有的一块内存结构，所以线程栈发生问题必定是某个线程运行时产生的错误。

       一般线程栈溢出是由于递归太深或方法调用层级过多导致的。

       发生栈溢出的错误信息为：

              java.lang.StackOverflowError

/**
 * 线程操作栈溢出
 * 参数：-Xms 5m -Xmx 5m -Xmn 2m -XX:NewSize=1m -Xss 64k
 */
public class StackOverflowTest {
   
    public static void main(String[] args) {
        int i =0;
        digui(i);
    }
   
    private static void digui(int i){
        System.out.println(i++);
        String[] s = new String[50];
        digui(i);
    }
}

 

五、为了避免内存泄露，在编写代码的过程中可以参考下面的建议：

 

1、尽早释放无用对象的引用

 

2、使用字符串处理，避免使用String，应大量使用StringBuffer，每一个String对象都得独立占用内存一块区域

 

3、尽量少用静态变量，因为静态变量存放在永久代（方法区），永久代基本不参与垃圾回收

 

4、避免在循环中创建对象

 

5、开启大型文件或从数据库一次拿了太多的数据很容易造成内存溢出，所以在这些地方要大概计算一下数据量的最大值是多少，并且设定所需最小及最大的内存空间值。