JVM-常见SOFE和OOM错误（十）
一、JVM中常见的两种错误
StackoverFlowError
- java.lang.StackOverflowError
OutofMemoryError
- java.lang.OutOfMemoryError：java heap space
- java.lang.OutOfMemoryError：GC overhead limit exceeeded
- java.lang.OutOfMemoryError：Direct buffer memory
- java.lang.OutOfMemoryError：unable to create new native thread
- java.lang.OutOfMemoryError：Metaspace
二、案例
2.1 StackOverflowError
栈内存溢出。
public class StackOverflowErrorDemo {public static void main(String[] args) {main(args);}
}输出结果：
Exception in thread “main” java.lang.StackOverflowError
at com.lun.jvm.StackOverflowErrorDemo.main(StackOverflowErrorDemo.java:6)
at com.lun.jvm.StackOverflowErrorDemo.main(StackOverflowErrorDemo.java:6)
at com.lun.jvm.StackOverflowErrorDemo.main(StackOverflowErrorDemo.java:6)
…
2.2 OOM之Java heap space
堆内存溢出。
public class OOMEJavaHeapSpaceDemo {/*** * -Xms10m -Xmx10m* * @param args*/public static void main(String[] args) {byte[] array = new byte[80 * 1024 * 1024];}}输出结果：
Exception in thread “main” java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at com.lun.jvm.OOMEJavaHeapSpaceDemo.main(OOMEJavaHeapSpaceDemo.java:6)
2.3 OOM之GC overhead limit exceeded
GC overhead limit exceeded：超出GC开销限制
GC回收时间过长时会抛出OutOfMemroyError。时间过长的定义是，超过98%的时间用来做GC并且回收了不到2%的堆内存，连续多次GC 都只回收了不到2%的极端情况下才会抛出。
假如不抛出GC overhead limit错误会发生什么情况呢？那就是GC清理的这么点内存很快会再次填满，迫使cc再次执行。这样就形成恶性循环，CPU使用率一直是100%，而Gc却没有任何成果。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class OOMEGCOverheadLimitExceededDemo {/*** * -Xms10m -Xmx10m -XX:MaxDirectMemorySize=5m* * @param args*/public static void main(String[] args) {int i = 0;List<String> list = new ArrayList<>();try {while(true) {list.add(String.valueOf(++i).intern());}} catch (Exception e) {System.out.println("***************i:" + i);e.printStackTrace();throw e;}}}输出结果
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2048K->498K(2560K)] 2048K->1658K(9728K), 0.0033090 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2323K->489K(2560K)] 3483K->3305K(9728K), 0.0020911 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2537K->496K(2560K)] 5353K->4864K(9728K), 0.0025591 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 2410K->512K(2560K)] 6779K->6872K(9728K), 0.0058689 secs] [Times: user=0.09 sys=0.00, real=0.01 secs]
[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 512K->0K(2560K)] [ParOldGen: 6360K->6694K(7168K)] 6872K->6694K(9728K), [Metaspace: 2651K->2651K(1056768K)], 0.0894928 secs] [Times: user=0.42 sys=0.00, real=0.09 secs]
[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 2048K->1421K(2560K)] [ParOldGen: 6694K->6902K(7168K)] 8742K->8324K(9728K), [Metaspace: 2651K->2651K(1056768K)], 0.0514932 secs] [Times: user=0.34 sys=0.00, real=0.05 secs]
[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 2048K->2047K(2560K)] [ParOldGen: 6902K->6902K(7168K)] 8950K->8950K(9728K), [Metaspace: 2651K->2651K(1056768K)], 0.0381615 secs] [Times: user=0.13 sys=0.00, real=0.04 secs]
…省略89行…
[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 2047K->2047K(2560K)] [ParOldGen: 7044K->7044K(7168K)] 9092K->9092K(9728K), [Metaspace: 2651K->2651K(1056768K)], 0.0360935 secs] [Times: user=0.25 sys=0.00, real=0.04 secs]
[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 2047K->2047K(2560K)] [ParOldGen: 7046K->7046K(7168K)] 9094K->9094K(9728K), [Metaspace: 2651K->2651K(1056768K)], 0.0360458 secs] [Times: user=0.38 sys=0.00, real=0.04 secs]
[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 2047K->2047K(2560K)] [ParOldGen: 7048K->7048K(7168K)] 9096K->9096K(9728K), [Metaspace: 2651K->2651K(1056768K)], 0.0353033 secs] [Times: user=0.11 sys=0.00, real=0.04 secs]
***************i:147041
[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 2047K->2047K(2560K)] [ParOldGen: 7050K->7048K(7168K)] 9098K->9096K(9728K), [Metaspace: 2670K->2670K(1056768K)], 0.0371397 secs] [Times: user=0.22 sys=0.00, real=0.04 secs]
java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
[Full GC (Ergonomics) at java.lang.Integer.toString(Integer.java:401)
[PSYoungGen: 2047K->2047K(2560K)] [ParOldGen: 7051K->7050K(7168K)] 9099K->9097K(9728K), [Metaspace: 2676K->2676K(1056768K)], 0.0434184 secs] [Times: user=0.38 sys=0.00, real=0.04 secs]
at java.lang.String.valueOf(String.java:3099)
at com.lun.jvm.OOMEGCOverheadLimitExceededDemo.main(OOMEGCOverheadLimitExceededDemo.java:19)
Exception in thread “main” java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
[Full GC (Ergonomics) [PSYoungGen: 2047K->0K(2560K)] [ParOldGen: 7054K->513K(7168K)] 9102K->513K(9728K), [Metaspace: 2677K->2677K(1056768K)], 0.0056578 secs] [Times: user=0.11 sys=0.00, real=0.01 secs]
at java.lang.Integer.toString(Integer.java:401)
at java.lang.String.valueOf(String.java:3099)
at com.lun.jvm.OOMEGCOverheadLimitExceededDemo.main(OOMEGCOverheadLimitExceededDemo.java:19)
Heap
PSYoungGen total 2560K, used 46K [0x00000000ffd00000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
eden space 2048K, 2% used [0x00000000ffd00000,0x00000000ffd0bb90,0x00000000fff00000)
from space 512K, 0% used [0x00000000fff80000,0x00000000fff80000,0x0000000100000000)
to space 512K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x00000000fff80000)
ParOldGen total 7168K, used 513K [0x00000000ff600000, 0x00000000ffd00000, 0x00000000ffd00000)
object space 7168K, 7% used [0x00000000ff600000,0x00000000ff6807f0,0x00000000ffd00000)
Metaspace used 2683K, capacity 4486K, committed 4864K, reserved 1056768K
class space used 285K, capacity 386K, committed 512K, reserved 1048576K
由代码可见，while循环不停的将堆内存填满，GC不停的回收，进入恶性循环，于是抛出了这个错误：java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
2.4 OOM之Direct buffer memory
导致原因：
写NIO程序经常使用ByteBuffer来读取或者写入数据，这是一种基于通道(Channel)与缓冲区(Buffer)的IO方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作。这样能在一些场景中显著提高性能，因为避兔了在Java堆和Native堆中来回复制数据。
- ByteBuffer.allocate(capability)
第一种方式是分配VM堆内存，属于GC管辖范围，由于需要拷贝所以速度相对较慢。 - ByteBuffer.allocateDirect(capability)
第二种方式是分配OS本地内存，不属于GC管辖范围，由于不需要内存拷贝所以速度相对较快。
但如果不断分配本地内存，堆内存很少使用，那么JV就不需要执行GC，DirectByteBuffer对象们就不会被回收，这时候堆内存充足，但本地内存可能已经使用光了，再次尝试分配本地内存就会出现OutOfMemoryError，那程序就直接崩溃了。
import java.nio.ByteBuffer;
import java.util.concurrent.TimeUnit;public class OOMEDirectBufferMemoryDemo {/*** -Xms5m -Xmx5m -XX:+PrintGCDetails -XX:MaxDirectMemorySize=5m* * @param args* @throws InterruptedException*/public static void main(String[] args) throws InterruptedException {System.out.println(String.format("配置的maxDirectMemory: %.2f MB",// sun.misc.VM.maxDirectMemory() / 1024.0 / 1024));TimeUnit.SECONDS.sleep(3);ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(6 * 1024 * 1024);}
}输出结果：
[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 1024K->504K(1536K)] 1024K->772K(5632K), 0.0014568 secs] [Times: user=0.09 sys=0.00, real=0.00 secs]
配置的maxDirectMemory: 5.00 MB
[GC (System.gc()) [PSYoungGen: 622K->504K(1536K)] 890K->820K(5632K), 0.0009753 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]
[Full GC (System.gc()) [PSYoungGen: 504K->0K(1536K)] [ParOldGen: 316K->725K(4096K)] 820K->725K(5632K), [Metaspace: 3477K->3477K(1056768K)], 0.0072268 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs]
Exception in thread “main” Heap
PSYoungGen total 1536K, used 40K [0x00000000ffe00000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
eden space 1024K, 4% used [0x00000000ffe00000,0x00000000ffe0a3e0,0x00000000fff00000)
from space 512K, 0% used [0x00000000fff80000,0x00000000fff80000,0x0000000100000000)
to space 512K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x00000000fff80000)
ParOldGen total 4096K, used 725K [0x00000000ffa00000, 0x00000000ffe00000, 0x00000000ffe00000)
object space 4096K, 17% used [0x00000000ffa00000,0x00000000ffab5660,0x00000000ffe00000)
Metaspace used 3508K, capacity 4566K, committed 4864K, reserved 1056768K
class space used 391K, capacity 394K, committed 512K, reserved 1048576K
java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory
at java.nio.Bits.reserveMemory(Bits.java:694)
at java.nio.DirectByteBuffer.(DirectByteBuffer.java:123)
at java.nio.ByteBuffer.allocateDirect(ByteBuffer.java:311)
at com.lun.jvm.OOMEDirectBufferMemoryDemo.main(OOMEDirectBufferMemoryDemo.java:20)
2.5 OOM之unable to create new native thread故障演示
不能够创建更多的新的线程了，也就是说创建线程的上限达到了
高并发请求服务器时，经常会出现异常java.lang.OutOfMemoryError:unable to create new native thread，准确说该native thread异常与对应的平台有关
导致原因：
- 应用创建了太多线程，一个应用进程创建多个线程，超过系统承载极限
- 服务器并不允许你的应用程序创建这么多线程，linux系统默认运行单个进程可以创建的线程为1024个，如果应用创建超过这个数量，就会报
java.lang.OutOfMemoryError:unable to create new native thread
解决方法：
- 想办法降低你应用程序创建线程的数量，分析应用是否真的需要创建这么多线程，如果不是，改代码将线程数降到最低
- 对于有的应用，确实需要创建很多线程，远超过linux系统默认1024个线程限制，可以通过修改Linux服务器配置，扩大linux默认限制
public class OOMEUnableCreateNewThreadDemo {public static void main(String[] args) {for (int i = 0; ; i++) {System.out.println("************** i = " + i);new Thread(() -> {try {TimeUnit.SECONDS.sleep(Integer.MAX_VALUE);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}, String.valueOf(i)).start();}}
}上面程序在Linux OS（CentOS）运行，会出现下列的错误，线程数大概在900多个
Exception in thread “main” java.lang.OutOfMemoryError: unable to cerate new native thread
OOM之unable to create new native thread上限调整
非root用户登录Linux系统（CentOS）测试
服务器级别调参调优
查看系统线程限制数目
ulimit -u
修改系统线程限制数目
vim /etc/security/limits.d/90-nproc.conf
打开后发现除了root，其他账户都限制在1024个
假如我们想要张三这个用卢运行，希望他生成的线程多一些，我们可以如下配置
2.6 OOM之Metaspace
使用java -XX:+PrintFlagsInitial命令查看本机的初始化参数，-XX:MetaspaceSize为21810376B（大约20.8M）
Java 8及之后的版本使用Metaspace来替代永久代。
Metaspace是方法区在Hotspot 中的实现，它与持久代最大的区别在于：Metaspace并不在虚拟机内存中而是使用本地内存也即在Java8中, classe metadata(the virtual machines internal presentation of Java class)，被存储在叫做Metaspace native memory。
永久代（Java8后被原空向Metaspace取代了）存放了以下信息：
- 虚拟机加载的类信息
- 常量池
- 静态变量
- 即时编译后的代码
模拟Metaspace空间溢出，我们借助CGLib直接操作字节码运行时不断生成类往元空间灌，类占据的空间总是会超过Metaspace指定的空间大小的。
首先添加CGLib依赖
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/cglib/cglib -->
<dependency><groupId>cglib</groupId><artifactId>cglib</artifactId><version>3.2.10</version>
</dependency>import java.lang.reflect.Method;import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;public class OOMEMetaspaceDemo {// 静态类static class OOMObject {}/*** -XX:MetaspaceSize=10m -XX:MaxMetaspaceSize=10m* * @param args*/public static void main(final String[] args) {// 模拟计数多少次以后发生异常int i =0;try {while (true) {i++;// 使用Spring的动态字节码技术Enhancer enhancer = new Enhancer();enhancer.setSuperclass(OOMObject.class);enhancer.setUseCache(false);enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {@Overridepublic Object intercept(Object o, Method method, Object[] objects, MethodProxy methodProxy) throws Throwable {return methodProxy.invokeSuper(o, args);}});enhancer.create();}} catch (Throwable e) {System.out.println("发生异常的次数:" + i);e.printStackTrace();} finally {}}
}输出结果
发生异常的次数:569
java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace
at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator.generate(AbstractClassGenerator.java:348)
at net.sf.cglib.proxy.Enhancer.generate(Enhancer.java:492)
at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator$ClassLoaderData.get(AbstractClassGenerator.java:117)
at net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator.create(AbstractClassGenerator.java:294)
at net.sf.cglib.proxy.Enhancer.createHelper(Enhancer.java:480)
at net.sf.cglib.proxy.Enhancer.create(Enhancer.java:305)
at com.lun.jvm.OOMEMetaspaceDemo.main(OOMEMetaspaceDemo.java:37)
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