内存异常的那些事(一)

概述

接着上篇性能调优(三)，通过一些实例继续分析性能问题的现象和原因，希望能给研发兄弟们一点点参考价值。

工具及版本

工具		版本
Arthas		3.5.2
perf		3.10.0-1160.31.1.el7.x86_64.debug
JDK		1.8.0_221

实例

根据 JVM8 规范，JVM 运行时内存共分为虚拟机栈、堆、元空间、程序计数器、本地方法栈五个部分。还有一部分内存叫直接内存，属于操作系统的本地内存，也是可以直接操作的。接下来通过代码来演示下内存溢出的一些异常。

11.png

堆溢出

• 编写以下代码验证

  /**
     * -Xmx32M -Xms32M
     * */
    @GetMapping("/heapOom")
    public String heapOomErr() {
        List<byte[]> list = new ArrayList<>();
        while(true){
            list.add(new byte[8*1024*1024]);
        }
    }
  

• 启动虚拟机的时候配置-Xmx32M -Xms32M，触发溢出的代码，一会后报错如下：

  java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
    at com.lqd.jvm.monitor.MemoryController.heapOomErr(MemoryController.java:24) ~[classes/:na]
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method) ~[na:1.8.0_251]
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62) ~[na:1.8.0_251]
    at 
  

• 解决方案：在保证没有内存泄漏的情况下，一般可以适当调整-Xmx -Xms。

元空间溢出

• 编写以下代码

  /**
     * -XX:MetaspaceSize=32M -XX:MaxMetaspaceSize=32M
     * */
    @GetMapping("/nonheap")
    public String nonheap() {
        while(true) {
            classList.addAll(Metaspace.createClasses());
        }
    }
  

• 启动虚拟机的时候配置 -XX:MetaspaceSize=32M -XX:MaxMetaspaceSize=32M，触发溢出的代码，一会后报错如下：

  java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace
    at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method) ~[na:1.8.0_251]
    at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:756) ~[na:1.8.0_251]
    at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:635) ~[na:1.8.0_251]
    at com.lqd.jvm.monitor.Metaspace.createClasses(Metaspace.java:39) ~[classes/:na]
    at com.lqd.jvm.monitor.MemoryController.nonheap(MemoryController.java:48) ~[classes/:na]
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method) ~[na:1.8.0_251]
    at 
  

• 解决方案：在保证没有内存泄漏的情况下，一般可以适当调整-XX:MetaspaceSize -XX:MaxMetaspaceSize。

垃圾回收超时

• 代码不变，这时设置-Xmx32M -Xms32M，触发/nonheap消耗元空间的内存空间，一会后报错如下，这是因为经过多次长时间的GC操作都无法回收，导致可用内存越来越少。JVM花费了98%的时间进行垃圾回收，而只得到2%可用的内存，频繁的进行内存回收(最起码已经进行了5次连续的垃圾回收)，JVM就会曝出java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded错误。

  java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
    at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method) ~[na:1.8.0_251]
    at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:756) ~[na:1.8.0_251]
    at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java:635) ~[na:1.8.0_251]
    at com.lqd.jvm.monitor.Metaspace.createClasses(Metaspace.java:39) ~[classes/:na]
    at com.lqd.jvm.monitor.MemoryController.nonheap(MemoryController.java:48) ~[classes/:na]
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method) ~[na:1.8.0_251]
  

• 解决方案：检测代码干掉内存泄漏的代码。

栈溢出

• 编写以下代码

  /**
     * -Xss
     * */
    @GetMapping("/stackOom")
    public void stackOom() {
        int num =1 ;
        testStack();
    }
  
    private void testStack(){
        int i = 2,temp = 0;
        i = temp;
        temp = 2;
        this.testStack();
    }
  

• 启动虚拟机的时候配置-Xss128k，触发溢出的代码，一会后报错如下：

  java.lang.StackOverflowError: null
    at com.lqd.jvm.monitor.MemoryController.testStack(MemoryController.java:57) ~[classes/:na]
    at com.lqd.jvm.monitor.MemoryController.testStack(MemoryController.java:57) ~[classes/:na]
    at com.lqd.jvm.monitor.MemoryController.testStack(MemoryController.java:57) ~[classes/:na]
    at com.lqd.jvm.monitor.MemoryController.testStack(MemoryController.java:57) ~[classes/:na]
    at com.lqd.jvm.monitor.MemoryController.testStack(MemoryController.java:57) ~[classes/:na]
  

• 解决方案：在保证没有内存泄漏的情况下，一般可以适当调整-Xss。

直接内存溢出

• 编写以下代码

  /**
     * -XX:MaxDirectMemorySize
     * */
    @GetMapping("/directOom")
    public void directOom() {
        try {
            int i = 0 ;
            Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
            field.setAccessible(true);
            Unsafe unsafe = (Unsafe) field.get(null);
            while(true){
                i++ ;
                unsafe.allocateMemory(1024 * 1024) ;
            }
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IllegalAccessException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
  

• 启动虚拟机，触发溢出的代码，一会后报错如下：

  java.lang.OutOfMemoryError: null
    at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method) ~[na:1.8.0_251]
    at com.lqd.jvm.monitor.MemoryController.directOom(MemoryController.java:66) ~[classes/:na]
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke0(Native Method) ~[na:1.8.0_251]
    at sun.reflect.NativeMethodAccessorImpl.invoke(NativeMethodAccessorImpl.java:62) ~[na:1.8.0_251]
    at 
    
    #
  # There is insufficient memory for the Java Runtime Environment to continue.
  # Native memory allocation (malloc) failed to allocate 32744 bytes for ChunkPool::allocate
  # An error report file with more information is saved as:
  

• 解决方案：在保证没有内存泄漏的情况下，一般可以适当调整-XX:MaxDirectMemorySize。

参考

cpu高的怎么回事(一)

cpu高的怎么回事(二)

cpu高的怎么回事(三)

Arthas 安装

pidstat