OutOfMemoryError异常java内存泄漏（Memory Leak）和内存溢出（Memory Overflow）

本篇文章理解源自于《深入理解java虚拟机》2.4章节 实战：OutOfMemoryError异常

 

在以下例子中，所有代码都可以抛出OutOfMemoryError异常，但是要区分到底是内存泄漏（Memory Leak）还是内存溢出（Memory Overflow），我们需要借助Eclipse Memory Analyzer（也成为MAT，mat是一个分析Java内存的神器）插件来分析.hprof文件才能得知。

安装Eclipse Memory Analyzer插件方法：eclipse -> Help -> Eclipse Marketplace -> search框搜索“Memory Analyzer” -> 点击install即可安装。

IBM官方介绍Eclipse Memory Analyzer网址：https://www.ibm.com/developerworks/cn/opensource/os-cn-ecl-ma/index.html?ca=drs-

 

在测试以下例子之前，我们来了解下VM参数是个什么东西：

VM arguments参数解析

-verbose:gc 参数表示将在控制台输出full GC详细，例如：[Full GC 168K->97K(1984K)， 0.0253873 secs]

-Xms20M 初始堆大小。默认值：物理内存的1/64(<1GB)。默认空余堆内存小于40%时，JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制。

-Xmx20M 最大堆大小。默认值：物理内存的1/4(<1GB)。默认空余堆内存大于70%时，JVM会减少堆直到 -Xms的最小限制。

-Xmn10M 年轻代大小。整个堆大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。增大年轻代后,将会减小年老代大小.此值对系统性能影响较大,Sun官方推荐配置为整个堆的3/8。

-XX:+PrintGCDetails 打印full gc的详细信息。

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError JVM 就会在发生内存泄露时抓拍下当时的内存状态，也就是我们想要的堆转储文件。也就是会在项目根目录下生成*.hprof文件可供分析。

-XX:+HeapDumpOnCtrlBreak 如果你不想等到发生崩溃性的错误时才获得堆转储文件，也可以通过设置如下 JVM 参数来按需获取堆转储文件。

-XX:SurvivorRatio=8 Eden区与Survivor区的大小比值。设置为8,则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:8,一个Survivor区占整个年轻代的1/10。

VM参数参考该文章：JVM系列三:JVM参数设置、分析（http://www.cnblogs.com/redcreen/archive/2011/05/04/2037057.html）

 

new一个Junit4单元测试类VirtualTest，依次放入以下例子代码：

例子1

/**
* 以Run AS -> Run Configurations运行。
* 并设置 VM arguments参数如下：
* -verbose:gc -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M -XX:+PrintGCDetails -XX:SurvivorRatio=8 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
*/
@Test
public void testOutOfMemoryError() {
　　List<VirtualTest> list = new ArrayList<VirtualTest>();
　　while(true){
　　　　list.add(new VirtualTest());
　　}
}

执行代码后，控制台抛出异常如下：

[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 8192K->1018K(9216K)] 8192K->2211K(19456K), 0.0078156 secs] [Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.01 secs]

[GC (Allocation Failure) [PSYoungGen: 9210K->1000K(9216K)] 10403K->7720K(19456K), 0.0356040 secs] [Times: user=0.11 sys=0.00, real=0.04 secs]

…………

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

Dumping heap to java_pid10604.hprof ...

Heap dump file created [29234562 bytes in 0.214 secs]

Heap

PSYoungGen total 9216K, used 8154K [0x00000000ff600000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)

eden space 8192K, 99% used [0x00000000ff600000,0x00000000ffdf6a10,0x00000000ffe00000)

from space 1024K, 0% used [0x00000000fff00000,0x00000000fff00000,0x0000000100000000)

to space 1024K, 0% used [0x00000000ffe00000,0x00000000ffe00000,0x00000000fff00000)

ParOldGen total 10240K, used 9292K [0x00000000fec00000, 0x00000000ff600000, 0x00000000ff600000)

object space 10240K, 90% used [0x00000000fec00000,0x00000000ff513390,0x00000000ff600000)

Metaspace used 4979K, capacity 5182K, committed 5248K, reserved 1056768K

class space used 591K, capacity 626K, committed 640K, reserved 1048576K

异常分析：

这个异常我们要借助Memory Analyzer工具来查看内存溢出的是哪个对象，刷新整个项目，点击根目录下的java_pid10604.hprof，默认是Overview视图，上面是一个显眼的饼图：

 

在这个饼图里面，我们可以看到有一个可疑对象在总共16.4MB的内存里，它占用了15.5MB的内存，占用了94.5%的内存。

在饼图的左下方，这个报告告诉我们这个内存溢出发生在main这个线程里面。

接下来我们当然想知道到底是哪个对象干的，那么找到饼图的下方还有一些工具：

点击Histogram链接，打开Histogram视图：

我们发现在Objets这一栏，最多的一个对象实例竟然达到810327个，这个对象类是com.virtual.VirtualTest。那么很清楚了，我们new出了太多这个类对象，导致垃圾内存溢出。

在dominator_tree视图中，可以看到main线程占用了94.02%的内存

在上图中，我们可以看到该.hprof文件存放的路径、大小、生成时间、格式、报告中总共产生多少对象，堆大小（16.4MB）等信息。

 

例子2

　　/**
     * 以Run AS -> Run Configurations运行。
     * 并设置 VM arguments参数如下：
     * -Xms10m -Xmx10m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
     * 注意：-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数将会使项目根目录下产生java_*.hprof文件
     */
    @Test
    public void testOutOfMemory2(){
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        for(int i=0;i<10000000;i++){
            String str = new String();
            list.add(str);
        }
    }

执行代码后，控制台抛出异常如下：

java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded

Dumping heap to java_pid3360.hprof ...

Heap dump file created [12525143 bytes in 0.136 secs]

异常分析：

Sun 官方对此的定义是：“并行/并发回收器在GC回收时间过长时会抛出OutOfMemroyError。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。用来避免内存过小造成应用不能正常工作。“

意思就是GC用尽了全力可还是来不及回收你new出来的那么多string对象，而且list对象越来越大，你还往里面塞对象，还让它活着，你还不让我回收，于是……呵呵……我挂了(＞﹏＜)

但是我抛出这个异常的目的就是在JVM彻底死了之前告诉你我挂了，好让你来得及实施一些紧急措施，比如紧急保存之类。

参考文章《java.lang.OutOfMemoryError：GC overhead limit exceeded填坑心得》http://www.cnblogs.com/hucn/p/3572384.html

 

总结

到目前为止，我还没能从Eclipse Memory Analyzer工具中发现能够区分出java内存泄漏（Memory Leak）和内存溢出（Memory Overflow）这两种状态的直接证据。

个人理解为：

java内存泄漏（Memory Leak） 当new出很多对象，而GC无法及时回收这些对象时，会导致内存泄漏。

内存溢出（Memory Overflow） 当一个对象长时间存活，且占用内存巨大直接威胁到总内存时，会导致内存溢出。

 

以下是其它已在JDK1.8版本中不再报内存溢出的代码：

举例1

　　/**
     * 在JDK1.8中不会抛出异常！！！！ 
     * 以Run AS -> Run Configurations运行。 并设置 VM arguments参数如下：
     * -Xss128k -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
     * 注意：-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数将会使项目根目录下产生java_*.hprof文件
     */
    @Test
    public void testOutOfMemory_noError() {
        int stackLength = 1;
        try {
            while (true) {
                stackLength = stackLength + 1;
                System.out.println("stack length ==" + stackLength);
            }
        } catch (Throwable t) {
            System.out.println("stack length : " + stackLength);
            throw t;
        }
    }

举例2

　　/**
     * 在JDK1.8中不会抛出异常！！！！ 但是会使操作系统假死。
     * 以Run AS -> Run Configurations运行。 并设置 VM arguments参数如下：
     * -Xss2M -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
     * 注意：-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数将会使项目根目录下产生java_*.hprof文件
     */
    @Test
    public void testOutOfMemory_noError2() {
        while (true) {
            Thread t = new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    while (true) {
                    }
                }
            });
            t.start();
        }
    }

举例3

　　/**
     * 在JDK1.8中不会抛出异常！！！！ 
     * 以Run AS -> Run Configurations运行。 并设置 VM arguments参数如下：
     * -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
     * 注意：-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数将会使项目根目录下产生java_*.hprof文件
     */
    @Test
    public void testOutOfMemory_noError3() {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        int i=0;
        while (true) {
            list.add(String.valueOf(i));
        }
    }

举例4

　　/** 
     * 在JDK1.8中不会抛出异常！！！！ 
     * 以Run AS -> Run Configurations运行。 并设置 VM arguments参数如下： -Xms10m -Xmx10m
     * -XX:PermSize=10M -XX:MaxPermSize=10M -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
     * 注意：-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数将会使项目根目录下产生java_*.hprof文件
     */
    @Test
    public void testOutOfMemory_noError4() {
        while(true){
            Enhancer enhancer = new Enhancer();
            enhancer.setSuperclass(this.getClass());
            enhancer.setUseCache(false);
            enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
                
                @Override
                public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args,
                        MethodProxy proxy) throws Throwable {
                    return proxy.invoke(obj, args);
                }
            });
            enhancer.create();
        }
    }