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程序內(nèi)存溢出問題分析

IT那活兒 / 1923人閱讀
程序內(nèi)存溢出問題分析
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場景來源




客戶現(xiàn)場有一套重要的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，供業(yè)務(wù)同事進(jìn)行使用，但是每連續(xù)運(yùn)行10天都會(huì)出現(xiàn)問題，會(huì)造成程序慢響應(yīng)，無響應(yīng)情況，嚴(yán)重影響消費(fèi)者、使用者的使用體驗(yàn)，經(jīng)常得到業(yè)務(wù)同事反饋，所以配合研發(fā)對該問題進(jìn)行查詢。


該系統(tǒng)硬件服務(wù)器性能足夠，但每個(gè)重啟周期內(nèi)內(nèi)存都是緩慢上升，觀察JVM使用率、系統(tǒng)內(nèi)存使用率等均是持續(xù)上升，未發(fā)現(xiàn)有主動(dòng)進(jìn)行內(nèi)存回收，初步懷疑為內(nèi)存泄漏導(dǎo)致。






初識(shí)JVM虛擬機(jī)



Java語言是一種計(jì)算機(jī)編程語言，擁有跨平臺(tái)，面向?qū)ο?，泛型編程的特性，廣泛應(yīng)用于企業(yè)級Web應(yīng)用的開發(fā)和移動(dòng)應(yīng)用的開發(fā)。
JVM是Java Virtual Machine（Java虛擬機(jī)）的縮寫，JVM是一種用于計(jì)算設(shè)備的規(guī)范，它是一個(gè)虛構(gòu)出來的計(jì)算機(jī)，是通過在實(shí)際的計(jì)算機(jī)上仿真模擬各種計(jì)算機(jī)功能來實(shí)現(xiàn)的。
引入Java語言虛擬機(jī)后，Java語言在不同平臺(tái)上運(yùn)行時(shí)不需要重新編譯。Java語言使用Java虛擬機(jī)屏蔽了與具體平臺(tái)相關(guān)的信息，使得Java語言編譯程序只需生成在Java虛擬機(jī)上運(yùn)行的目標(biāo)代碼（字節(jié)碼），就可以在多種平臺(tái)上不加修改地運(yùn)行。
Java程序是如何實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)運(yùn)行的呢？
主要就是通過JVM虛擬機(jī)來運(yùn)行的。





JVM虛擬機(jī)的結(jié)構(gòu)




Java虛擬機(jī)主要分為五大模塊：


  • 類裝載器子系統(tǒng)
  • 運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)
  • 執(zhí)行引擎
  • 本地方法接口
  • 垃圾收集模塊
其中垃圾收集模塊在Java虛擬機(jī)規(guī)范中并沒有要求Java虛擬機(jī)垃圾收集，但是在沒有發(fā)明無限的內(nèi)存之前，大多數(shù)JVM實(shí)現(xiàn)都是有垃圾收集的。而運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)都會(huì)以某種形式存在于每一個(gè)JAVA虛擬機(jī)實(shí)例中，但是Java虛擬機(jī)規(guī)范對它的描述卻是相當(dāng)抽象。
這些運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的細(xì)節(jié)，大多數(shù)都由具體實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)者決定。
當(dāng)我們程序運(yùn)行后會(huì)申請內(nèi)存空間，其中java棧本地方法棧，程序計(jì)算器是JVM虛擬機(jī)自動(dòng)管理的，我們可以管理的區(qū)域是堆區(qū)和方法區(qū)，經(jīng)常說的java內(nèi)存調(diào)優(yōu)調(diào)的就是這兩個(gè)區(qū)域。




常見的內(nèi)存溢出




現(xiàn)象一：


java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
該報(bào)錯(cuò)為堆溢出，這種場景最為常見，主要原因可能有：

  • 代碼中可能存在大對象分配。

  • 可能存在內(nèi)存泄露，導(dǎo)致在多次GC之后，還是無法找到一塊足夠大的內(nèi)存容納當(dāng)前對象。

解決方法：

  • 檢查是否存在大對象的分配，最有可能的是大數(shù)組分配。

  • 如果沒有找到明顯的內(nèi)存泄露，可以臨時(shí) -Xmx 加大堆內(nèi)存。

  • 還有一點(diǎn)容易被忽略，檢查是否有大量的自定義的 Finalizable 對象，也有可能是框架內(nèi)部提供的，考慮其存在的必要性。

現(xiàn)象二：

java.lang.OutOfMemoryError: PermGen 
spacejava.lang.OutOfMemoryError: Metaspace
永久代是 HotSot 虛擬機(jī)對方法區(qū)的具體實(shí)現(xiàn)，存放了被虛擬機(jī)加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、JIT編譯后的代碼等。
JDK8后，元空間替換了永久代，元空間使用的是本地內(nèi)存。該報(bào)錯(cuò)為永久代/元空間溢出，可能原因有如下幾種：

  • 在Java7之前，頻繁的錯(cuò)誤使用String.intern()方法 。

  • 運(yùn)行期間生成了大量的代理類，導(dǎo)致方法區(qū)被撐爆，無法卸載 。

  • 應(yīng)用長時(shí)間運(yùn)行，沒有重啟。

解決方法：

  • 檢查是否永久代空間或者元空間設(shè)置的過小。

  • 檢查代碼中是否存在大量的反射操作 。

  • dump之后通過mat檢查是否存在大量由于反射生成的代理類。

現(xiàn)象三：

java.lang.OutOfMemoryError：GC overhead limit exceeded
這是JDK6新加的錯(cuò)誤類型，一般都是堆太小導(dǎo)致的。
Sun 官方對此的定義：超過98%的時(shí)間用來做GC并且回收了不到2%的堆內(nèi)存時(shí)會(huì)拋出此異常。
解決方法：

  • 檢查項(xiàng)目中是否有大量的死循環(huán)或有使用大內(nèi)存的代碼，優(yōu)化代碼。

  • 添加參數(shù) -XX:-UseGCOverheadLimit  禁用這個(gè)檢查，其實(shí)這個(gè)參數(shù)解決不了內(nèi)存問題，只是把錯(cuò)誤的信息延后，最終出現(xiàn) java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space。

現(xiàn)象四：

java.lang.OutOfMemoryError : unable to create new native Thread


出現(xiàn)這種異常，基本上都是創(chuàng)建的了大量的線程導(dǎo)致的，以前碰到過一次，通過jstack出來一共8000多個(gè)線程。

解決方法：

  • 通過 -Xss 降低的每個(gè)線程棧大小的容量。

  • 線程總數(shù)也受到系統(tǒng)空閑內(nèi)存和操作系統(tǒng)的限制，檢查是否該系統(tǒng)下有此限制：

/proc/sys/kernel/pid_max
    /proc/sys/kernel/thread-max
    maxuserprocess（ulimit -u）
    /proc/sys/vm/maxmapcount
現(xiàn)象五：
java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
這種情況一般是由于不合理的數(shù)組分配請求導(dǎo)致的，在為數(shù)組分配內(nèi)存之前，JVM 會(huì)執(zhí)行一項(xiàng)檢查。要分配的數(shù)組在該平臺(tái)是否可以尋址(addressable)，如果不能尋址(addressable)就會(huì)拋出這個(gè)錯(cuò)誤。
解決方法：
檢查你的代碼中是否有創(chuàng)建超大數(shù)組的地方。
現(xiàn)象六：
java.lang.OutOfMemoryError: Out of swap space
這種情況一般是操作系統(tǒng)導(dǎo)致的，可能的原因有：

  • swap 分區(qū)大小分配不足。

  • 其他進(jìn)程消耗了所有的內(nèi)存。

解決方案：

  • 其它服務(wù)進(jìn)程可以選擇性的拆分出去 。

  • 加大swap分區(qū)大小，或者加大機(jī)器內(nèi)存大小。





緊急處理方法



程序掛掉運(yùn)維層面可以從系統(tǒng)message日志中查看是否有OOM殺掉進(jìn)程報(bào)錯(cuò)；如果有第一現(xiàn)場，在條件允許的情況下，可以dump內(nèi)存使用情況，通過工具分析可以更直觀的了解內(nèi)存具體使用到了那些地方。
當(dāng)然，如果能確認(rèn)為內(nèi)存溢出情況，萬能重啟大法可以先臨時(shí)解決供業(yè)務(wù)恢復(fù)，等代碼修復(fù)上線后再從根本上修復(fù)問題。



本文作者：臧二飛

本文來源：IT那活兒（上海新炬王翦團(tuán)隊(duì)）

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