臭名昭著，怙恶不悛的OOM，到底是什么？

分类：Java

很多Java程序员都经常会碰到OOM，而这类问题往往比较难以解决，找到root cause并不是件容易的事情，我们今天就来看看OOM到底是什么？有哪些常见的OOM，初步的解决方法有哪些？

OOM是Out Of Memory的缩写，翻译过来就是内存溢出，在程序运行过程中，如果出现了OOM，就会抛出OutOfMemoryError异常。在JVM运行时数据区中，只有程序计数器这一个区域不会出现OOM异常：

常见的OOM有如下这些：

一、Java heap space：可能最常见的OOM异常，表示Java堆内存溢出，示例：

package com.sample.core.oom;
// 堆内存溢出
public class HeapOOM {
    public static void main(String[] args) {
        String[] str = new String[10000 * 10000];
    }
}

然后指定VM选项，把最大堆内存设置为10M：

运行代码，就会出现OOM的异常：

可通过增加堆内存、分析代码找出分配过多对象等方式来解决。比如上面的代码，如果运行的VM选项Xmx设置为1000M，那么程序运行的时候就不会报错。

二、GC Overhead limit exceeded：表示垃圾回收一直在运行从而导致程序本身运行缓慢。在垃圾回收后，如果Java进行花费89%的时间用于GC且恢复不到2%的内存，那么就会抛出这种类型的OOM。示例：

package com.sample.core.oom;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Random;
// 设置VM参数为-Xmx10M，可以很快看到效果
public class OverheadExceedOOM {
    public static void main(String[] args) {
        Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
        Random random = new Random();
        while(true){
            map.put(random.nextInt(), "互联网全栈架构");
        }
    }
}

对于这种类型的OOM，可以通过增加堆内存大小来解决，也可以添加这个VM参数来禁用这个检查：-XX:-UseGCOverheadLimit，当然，这个不会真正解决问题，只是把问题延后，最终还是出现Java heap space的OOM。当然，彻底的解决办法还是分析代码，看看到底是哪里导致了这样的问题。

三、Requested array size exceeds VM limit：顾名思义，这个错误表示数组大小超过了VM的限制，像这种OOM相对比较少见，一般情况下，也很少会声明一个数组，用于存放上亿个元素。

四、Metaspace：Java类的元数据（Java类在虚拟机中的内部表示）在堆外内存进行分配，如果存入Java类元数据的元空间用尽了，那么就会抛出这个错误，可以用参数MaxMetaSpaceSize来指定元空间的最大值。示例：

package com.sample.core.oom;

public class MetaspaceOOM {
    static javassist.ClassPool cp
            = javassist.ClassPool.getDefault();

    public static void main(String args[]) throws Exception {
        // 循环加载类
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            Class c = cp.makeClass("com.sample.core.oom.MetaspaceOOM" + i)
                    .toClass();
        }
    }
}

Javassist是一个开源的分析、编辑和创建Java字节码的类库。使用它需要在pom.xml中引入以下的依赖：

<dependency>
    <groupId>org.javassist</groupId>
    <artifactId>javassist</artifactId>
    <version>3.28.0-GA</version>
</dependency>

指定VM的参数-XX:MaxMetaspaceSize=10M，运行代码，可以看到以下的OOM：

五、unable to create new native thread：当前JVM申请创建一个新的线程，但底层操作系统无法分配新的OS线程时，会抛出这样的异常。示例：

package com.sample.core.oom;

public class NewThreadOOM {
    public static void main(String[] args) {
        while(true){
            new Thread(() -> {
                System.out.println(Math.random() +" ");
                try {
                    Thread.sleep(10000000);
                } catch(InterruptedException e) { }
            }).start();
        }
    }
}

由于操作系统的差异，以上代码在Linux平台上进行测试，运行一段时间后，会出现以下的异常：

六、request size bytes for reason. Out of swap space：当本地内存不够用时会抛出此异常，可通过日志文件排查问题的根本原因。通常，这个异常跟底层的操作系统有关系，比如没有配置足够的交换空间，或者别的进程消耗了所有的内存资源。

七、Compressed class space：在64位平台上，可以使用32位的偏移指针来访问数据，它通过参数UseCompressedClassPointers来进行控制（参数默认是开启的），如果它所需的空间超过了参数CompressedClassSpaceSize指定的值，就会抛出Compressed class space的OOM异常。

八、reason stack_trace_with_native_method：在JNI（Java Native Interface）或者本地方法遇到了资源分配失败时，会抛出此异常。

以上就是关于OOM的基本介绍，以及OOM的常见类型，对于最常遇到的情况，文章给出了样例代码进行演示，后续文章会继续介绍OOM的一些排查手段等内容，敬请期待。

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鸣谢：

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/troubleshoot/memleaks002.html

https://www.geeksforgeeks.org/understanding-outofmemoryerror-exception-java/

周志明.《深入理解Java虚拟机》.机械工业出版社,2011

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