内存溢出的分析

内存溢出是指应用系统中存在无法回收的内存或使用的内存过多，最终使得程序运行要用到的内存大于虚拟机能提供的最大内存。为了解决Java中内存溢出问题，我们首先必须了解Java是如何管理内存的。Java的内存管理就是对象的分配和释放问题。在Java中，内存的分配是由程序完成的，而内存的释放是由垃圾收集器(GarbageCollection，GC)完成的，程序员不需要通过调用GC函数来释放内存，因为不同的JVM实现者可能使用不同的算法管理GC，有的是内存使用到达一定程度时，GC才开始工作，也有定时执行的，有的是中断式执行GC。但GC只能回收无用并且不再被其它对象引用的那些对象所占用的空间。Java的内存垃圾回收机制是从程序的主要运行对象开始检查引用链，当遍历一遍后发现没有被引用的孤立对象就作为垃圾回收。 　　引起内存溢出的原因有很多种，常见的有以下几种： 　　 内存中加载的数据量过于庞大，如一次从数据库取出过多数据； 　　 集合类中有对对象的引用，使用完后未清空，使得JVM不能回收； 　　 代码中存在死循环或循环产生过多重复的对象实体； 　　 使用的第三方软件中的BUG； 　　 启动参数内存值设定的过小；


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。     一、内存溢出类型
     1、java.lang.OutOfMemoryError: PermGen 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：(经过本人验证，自从用此配置之后，再未出现过tomcat死掉的情况)
     set JAVA_OPTS=-Xms800m -Xmx800m -XX:PermSize=128M -XX:MaxNewSize=256m -XX:MaxPermSize=256m
     2、java.lang.OutOfMemoryError: Javaheap space
     第一种情况是个补充，主要存在问题就是出现在这个情况中。其默认空间(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。
     垃圾回收GC的角色
     JVM调用GC的频度还是很高的，主要两种情况下进行垃圾回收：
     当应用程序线程空闲;另一个是java内存堆不足时，会不断调用GC，若连续回收都解决不了内存堆不足的问题时，就会报out of memory错误。因为这个异常根据系统运行环境决定，所以无法预期它何时出现。
     根据GC的机制，程序的运行会引起系统运行环境的变化，增加GC的触发机会。
     为了避免这些问题，程序的设计和编写就应避免垃圾对象的内存占用和GC的开销。显示调用System.GC()只能建议JVM需要在内存中对垃圾对象进行回收，但不是必须马上回收，
     一个是并不能解决内存资源耗空的局面，另外也会增加GC的消耗。
     二、JVM内存区域组成
     简单的说java中的堆和栈
     java把内存分两种：一种是栈内存，另一种是堆内存
     1、在函数中定义的基本类型变量和对象的引用变量都在函数的栈内存中分配;
     2、堆内存用来存放由new创建的对象和数组
在函数(代码块)中定义一个变量时，java就在栈中为这个变量分配内存空间，当超过变量的作用域后，java会自动释放掉为该变量所分配的内存空间;在堆中分配的内存由java虚拟机的自动垃圾回收器来管理
     堆的优势是可以动态分配内存大小，生存期也不必事先告诉编译器，因为它是在运行时动态分配内存的。缺点就是要在运行时动态分配内存，存取速度较慢;
     栈的优势是存取速度比堆要快，缺点是存在栈中的数据大小与生存期必须是确定的无灵活性。
     java堆分为三个区：New、Old和Permanent
     GC有两个线程：
     新创建的对象被分配到New区，当该区被填满时会被GC辅助线程移到Old区，当Old区也填满了会触发GC主线程遍历堆内存里的所有对象。Old区的大小等于Xmx减去-Xmn
     java栈存放
     栈调整：参数有+UseDefaultStackSize -Xss256K，表示每个线程可申请256k的栈空间
     每个线程都有他自己的Stack
     三、JVM如何设置虚拟内存
     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。
     提示：JVM初始分配的内存由-Xms指定，默认是物理内存的1/64;JVM最大分配的内存由-Xmx指定，默认是物理内存的1/4。
     默认空余堆内存小于40%时，JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制;空余堆内存大于70%时，JVM会减少堆直到-Xms的最小限制。因此服务器一般设置-Xms、-Xmx相等以避免在每次GC 后调整堆的大小。
     提示：假设物理内存无限大的话，JVM内存的最大值跟操作系统有很大的关系。
     简单的说就32位处理器虽然可控内存空间有4GB,但是具体的操作系统会给一个限制，
     这个限制一般是2GB-3GB(一般来说Windows系统下为1.5G-2G，Linux系统下为2G-3G)，而64bit以上的处理器就不会有限制了
     提示：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。
     提示：设置NewSize、MaxNewSize相等，"new"的大小最好不要大于"old"的一半，原因是old区如果不够大会频繁的触发"主" GC ，大大降低了性能
     JVM使用-XX:PermSize设置非堆内存初始值，默认是物理内存的1/64;
     由XX:MaxPermSize设置最大非堆内存的大小，默认是物理内存的1/4。
     解决方法：手动设置Heap size
     修改TOMCAT_HOME/bin/catalina.bat
     在“echo "Using CATALINA_BASE: $CATALINA_BASE"”上面加入以下行：
     JAVA_OPTS="-server -Xms800m -Xmx800m -XX:MaxNewSize=256m"
     四、性能检查工具使用
     定位内存泄漏：
     JProfiler工具主要用于检查和跟踪系统(限于Java开发的)的性能。JProfiler可以通过时时的监控系统的内存使用情况，随时监视垃圾回收，线程运行状况等手段，从而很好的监视JVM运行情况及其性能。
     1. 应用服务器内存长期不合理占用，内存经常处于高位占用，很难回收到低位;
一、常见的Java内存溢出有以下三种：

1. java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space ----JVM Heap（堆）溢出

JVM在启动的时候会自动设置JVM Heap的值，其初始空间(即-Xms)是物理内存的1/64，最大空间(-Xmx)不可超过物理内存。

可以利用JVM提供的-Xmn -Xms -Xmx等选项可进行设置。Heap的大小是Young Generation 和Tenured Generaion 之和。

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。

解决方法：手动设置JVM Heap（堆）的大小。 



2. java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space  ---- PermGen space溢出。
PermGen space的全称是Permanent Generation space，是指内存的永久保存区域。

为什么会内存溢出，这是由于这块内存主要是被JVM存放Class和Meta信 息的，Class在被Load的时候被放入PermGen space区域，它和存放Instance的Heap区域不同,sun的 GC不会在主程序运行期对PermGen space进行清理，所以如果你的APP会载入很多CLASS的话，就很可能出现PermGen space溢出。

解决方法： 手动设置MaxPermSize大小



3. java.lang.StackOverflowError   ---- 栈溢出
栈溢出了，JVM依然是采用栈式的虚拟机，这个和C和Pascal都是一样的。函数的调用过程都体现在堆栈和退栈上了。
调用构造函数的 “层”太多了，以致于把栈区溢出了。
通常来讲，一般栈区远远小于堆区的，因为函数调用过程往往不会多于上千层，而即便每个函数调用需要 1K的空间(这个大约相当于在一个C函数内声明了256个int类型的变量)，那么栈区也不过是需要1MB的空间。通常栈的大小是1－2MB的。
通常递归也不要递归的层次过多，很容易溢出。

解决方法：修改程序。





二、解决方法



在生产环境中tomcat内存设置不好很容易出现jvm内存溢出。



1、 linux下的tomcat： 

修改TOMCAT_HOME/bin/catalina.sh
在“echo "Using CATALINA_BASE: $CATALINA_BASE"”上面加入以下行：
JAVA_OPTS="-server -Xms256m -Xmx512m -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=128m"



2、 如果tomcat 5 注册成了windows服务，以services方式启动的，则需要修改注册表中的相应键值。

修改注册表HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Apache Software Foundation\Tomcat Service Manager\Tomcat5\Parameters\Java，右侧的Options
原值为
-Dcatalina.home="C:\ApacheGroup\Tomcat 5.0"
-Djava.endorsed.dirs="C:\ApacheGroup\Tomcat 5.0\common\endorsed"
-Xrs
加入 -Xms256m -Xmx512m
重起tomcat服务,设置生效



3、 如果tomcat 6 注册成了windows服务，或者windows2003下用tomcat的安装版，

在/bin/tomcat6w.exe里修改就可以了 。



4、 如果要在myeclipse中启动tomcat，上述的修改就不起作用了，可如下设置：

Myeclipse->preferences->myeclipse->servers->tomcat->tomcat×.×->JDK面板中的

Optional Java VM arguments中添加：-Xms256m -Xmx512m -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=128m



三、jvm参数说明：



-server:一定要作为第一个参数，在多个CPU时性能佳
-Xms：java Heap初始大小。 默认是物理内存的1/64。
-Xmx：java heap最大值。建议均设为物理内存的一半。不可超过物理内存。

-XX:PermSize:设定内存的永久保存区初始大小，缺省值为64M。（我用visualvm.exe查看的）

-XX:MaxPermSize:设定内存的永久保存区最大 大小，缺省值为64M。（我用visualvm.exe查看的）

-XX:SurvivorRatio=2  :生还者池的大小,默认是2，如果垃圾回收变成了瓶颈，您可以尝试定制生成池设置

-XX:NewSize: 新生成的池的初始大小。 缺省值为2M。

-XX:MaxNewSize: 新生成的池的最大大小。   缺省值为32M。

如果 JVM 的堆大小大于 1GB，则应该使用值：-XX:newSize=640m -XX:MaxNewSize=640m -XX:SurvivorRatio=16，或者将堆的总大小的 50% 到 60% 分配给新生成的池。调大新对象区，减少Full GC次数。




+XX:AggressiveHeap 会使得 Xms没有意义。这个参数让jvm忽略Xmx参数,疯狂地吃完一个G物理内存,再吃尽一个G的swap。
-Xss：每个线程的Stack大小，“-Xss 15120” 这使得JBoss每增加一个线程（thread)就会立即消耗15M内存，而最佳值应该是128K,默认值好像是512k.

-verbose:gc 现实垃圾收集信息
-Xloggc:gc.log 指定垃圾收集日志文件
-Xmn：young generation的heap大小，一般设置为Xmx的3、4分之一
-XX:+UseParNewGC ：缩短minor收集的时间
-XX:+UseConcMarkSweepGC ：缩短major收集的时间 此选项在Heap Size 比较大而且Major收集时间较长的情况下使用更合适。

-XX:userParNewGC 可用来设置并行收集【多CPU】
-XX:ParallelGCThreads 可用来增加并行度【多CPU】
-XX:UseParallelGC 设置后可以使用并行清除收集器【多CPU】