Java开发中出现OOM的常见原因有哪些？

当JVM内存严重不足时，就会抛出java.lang.OutOfMemoryError错误。本文总结了常见的OOM原因及其解决方法，如下图所示。如有遗漏或错误，欢迎补充指正。

1、Java heap space

当堆内存（Heap Space）没有足够空间存放新创建的对象时，就会抛出java.lang.OutOfMemoryError:Javaheap space错误（根据实际生产经验，可以对程序日志中的OutOfMemoryError配置关键字告警，一经发现，立即处理）。

原因分析

Javaheap space错误产生的常见原因可以分为以下几类：

1、请求创建一个超大对象，通常是一个大数组。

2、超出预期的访问量/数据量，通常是上游系统请求流量飙升，常见于各类促销/秒杀活动，可以结合业务流量指标排查是否有尖状峰值。

3、过度使用终结器（Finalizer），该对象没有立即被GC。

4、内存泄漏（Memory Leak），大量对象引用没有释放，JVM无法对其自动回收，常见于使用了File等资源没有回收。

2、GC overhead limit exceeded

当Java进程花费98%以上的时间执行GC，但只恢复了不到2%的内存，且该动作连续重复了5次，就会抛出java.lang.OutOfMemoryError:GC overhead limit exceeded错误。简单地说，就是应用程序已经基本耗尽了所有可用内存，GC也无法回收。

3、Permgen space

该错误表示永久代（Permanent Generation）已用满，通常是因为加载的class数目太多或体积太大。

原因分析

永久代存储对象主要包括以下几类：

1、加载/缓存到内存中的class定义，包括类的名称，字段，方法和字节码；

2、常量池；

3、对象数组/类型数组所关联的class；

4、JIT编译器优化后的class信息。

PermGen的使用量与加载到内存的class的数量/大小正相关。

4、Metaspace

JDK 1.8使用Metaspace替换了永久代（Permanent Generation），该错误表示Metaspace已被用满，通常是因为加载的class数目太多或体积太大。

需要特别注意的是调整Metaspace空间大小的启动参数为-XX:MaxMetaspaceSize。

5、Unable to create new native thread

每个Java线程都需要占用一定的内存空间，当JVM向底层操作系统请求创建一个新的native线程时，如果没有足够的资源分配就会报此类错误。

原因分析

JVM向OS请求创建native线程失败，就会抛出Unableto createnewnativethread，常见的原因包括以下几类：

1、线程数超过操作系统最大线程数ulimit限制；

2、线程数超过kernel.pid_max（只能重启）；

3、native内存不足；

该问题发生的常见过程主要包括以下几步：

1、JVM内部的应用程序请求创建一个新的Java线程；

2、JVM native方法代理了该次请求，并向操作系统请求创建一个native线程；

3、操作系统尝试创建一个新的native线程；并为其分配内存；

4、如果操作系统的虚拟内存已耗尽，或是受到32位进程的地址空间限制，操作系统就会拒绝本次native内存分配；

5、JVM抛出java.lang.OutOfMemoryError:Unableto createnewnativethread错误。

6、Out of swap space？

该错误表示所有可用的虚拟内存已被耗尽。虚拟内存（Virtual Memory）由物理内存（Physical Memory）和交换空间（Swap Space）两部分组成。当运行时程序请求的虚拟内存溢出时就会报Outof swap space？错误。

原因分析

该错误出现的常见原因包括以下几类：

1、地址空间不足；

2、物理内存已耗光；

3、应用程序的本地内存泄漏（native leak），例如不断申请本地内存，却不释放。

4、执行jmap-histo:live命令，强制执行Full GC；如果几次执行后内存明显下降，则基本确认为Direct ByteBuffer问题。

7、Kill process or sacrifice child

有一种内核作业（Kernel Job）名为Out of Memory Killer，它会在可用内存极低的情况下“杀死”（kill）某些进程。OOM Killer会对所有进程进行打分，然后将评分较低的进程“杀死”，具体的评分规则可以参考Surviving the Linux OOM Killer。

不同于其他的OOM错误，Killprocessorsacrifice child错误不是由JVM层面触发的，而是由操作系统层面触发的。

原因分析

默认情况下，Linux内核允许进程申请的内存总量大于系统可用内存，通过这种“错峰复用”的方式可以更有效的利用系统资源。

然而，这种方式也会无可避免地带来一定的“超卖”风险。例如某些进程持续占用系统内存，然后导致其他进程没有可用内存。此时，系统将自动激活OOM Killer，寻找评分低的进程，并将其“杀死”，释放内存资源。

8、Requested array size exceeds VM limit

JVM限制了数组的最大长度，该错误表示程序请求创建的数组超过最大长度限制。

JVM在为数组分配内存前，会检查要分配的数据结构在系统中是否可寻址，通常为Integer.MAX_VALUE-2。

此类问题比较罕见，通常需要检查代码，确认业务是否需要创建如此大的数组，是否可以拆分为多个块，分批执行。

9、Direct buffer memory

Java允许应用程序通过Direct ByteBuffer直接访问堆外内存，许多高性能程序通过Direct ByteBuffer结合内存映射文件（Memory Mapped File）实现高速IO。

原因分析

Direct ByteBuffer的默认大小为64 MB，一旦使用超出限制，就会抛出Directbuffer memory错误。

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