內(nèi)存泄漏是指程序在申請內(nèi)存后，無法釋放已申請的內(nèi)存空間。內(nèi)存溢出是指程序申請內(nèi)存時，沒有足夠的內(nèi)存供申請者使用；或者說提供一塊存儲int數(shù)據(jù)的存儲空間，但存儲了long數(shù)據(jù)，則結果是內(nèi)存不夠用，報錯OOM。內(nèi)存泄漏的堆積最終會導致內(nèi)存溢出。

本教程操作環(huán)境：windows7系統(tǒng)、java8版、DELL G3電腦。

1、內(nèi)存泄漏memory leak :

是指程序在申請內(nèi)存后，無法釋放已申請的內(nèi)存空間，一次內(nèi)存泄漏似乎不會有大的影響，但內(nèi)存泄漏堆積后的后果就是內(nèi)存溢出。

2、內(nèi)存溢出 out of memory :

指程序申請內(nèi)存時，沒有足夠的內(nèi)存供申請者使用，或者說，給了你一塊存儲int類型數(shù)據(jù)的存儲空間，但是你卻存儲long類型的數(shù)據(jù)，那么結果就是內(nèi)存不夠用，此時就會報錯OOM,即所謂的內(nèi)存溢出。

3、二者的關系：

• 內(nèi)存泄漏的堆積最終會導致內(nèi)存溢出

• 內(nèi)存溢出就是你要的內(nèi)存空間超過了系統(tǒng)實際分配給你的空間，此時系統(tǒng)相當于沒法滿足你的需求，就會報內(nèi)存溢出的錯誤。

• 內(nèi)存泄漏是指你向系統(tǒng)申請分配內(nèi)存進行使用(new)，可是使用完了以后卻不歸還(delete)，結果你申請到的那塊內(nèi)存你自己也不能再訪問（也許你把它的地址給弄丟了），而系統(tǒng)也不能再次將它分配給需要的程序。就相當于你租了個帶鑰匙的柜子，你存完東西之后把柜子鎖上之后，把鑰匙丟了或者沒有將鑰匙還回去，那么結果就是這個柜子將無法供給任何人使用，也無法被垃圾回收器回收，因為找不到他的任何信息。

• 內(nèi)存溢出：一個盤子用盡各種方法只能裝4個果子，你裝了5個，結果掉倒地上不能吃了。這就是溢出。比方說棧，棧滿時再做進棧必定產(chǎn)生空間溢出，叫上溢，?？諘r再做退棧也產(chǎn)生空間溢出，稱為下溢。就是分配的內(nèi)存不足以放下數(shù)據(jù)項序列,稱為內(nèi)存溢出。說白了就是我承受不了那么多，那我就報錯。

4、內(nèi)存泄漏的分類（按發(fā)生方式來分類）

• 常發(fā)性內(nèi)存泄漏。發(fā)生內(nèi)存泄漏的代碼會被多次執(zhí)行到，每次被執(zhí)行的時候都會導致一塊內(nèi)存泄漏。

• 偶發(fā)性內(nèi)存泄漏。發(fā)生內(nèi)存泄漏的代碼只有在某些特定環(huán)境或操作過程下才會發(fā)生。常發(fā)性和偶發(fā)性是相對的。對于特定的環(huán)境，偶發(fā)性的也許就變成了常發(fā)性的。所以測試環(huán)境和測試方法對檢測內(nèi)存泄漏至關重要。

• 一次性內(nèi)存泄漏。發(fā)生內(nèi)存泄漏的代碼只會被執(zhí)行一次，或者由于算法上的缺陷，導致總會有一塊僅且一塊內(nèi)存發(fā)生泄漏。比如，在類的構造函數(shù)中分配內(nèi)存，在析構函數(shù)中卻沒有釋放該內(nèi)存，所以內(nèi)存泄漏只會發(fā)生一次。

• 隱式內(nèi)存泄漏。程序在運行過程中不停的分配內(nèi)存，但是直到結束的時候才釋放內(nèi)存。嚴格的說這里并沒有發(fā)生內(nèi)存泄漏，因為最終程序釋放了所有申請的內(nèi)存。但是對于一個服務器程序，需要運行幾天，幾周甚至幾個月，不及時釋放內(nèi)存也可能導致最終耗盡系統(tǒng)的所有內(nèi)存。所以，我們稱這類內(nèi)存泄漏為隱式內(nèi)存泄漏。

5、內(nèi)存溢出的原因及解決方法：

（1） 內(nèi)存溢出原因：

• 內(nèi)存中加載的數(shù)據(jù)量過于龐大，如一次從數(shù)據(jù)庫取出過多數(shù)據(jù)；

• 集合類中有對對象的引用，使用完后未清空，使得JVM不能回收；

• 代碼中存在死循環(huán)或循環(huán)產(chǎn)生過多重復的對象實體；

• 使用的第三方軟件中的BUG；

• 啟動參數(shù)內(nèi)存值設定的過小

（2）內(nèi)存溢出的解決方案：

第一步，修改JVM啟動參數(shù)，直接增加內(nèi)存。(-Xms，-Xmx參數(shù)一定不要忘記加。)

第二步，檢查錯誤日志，查看“OutOfMemory”錯誤前是否有其 它異?；蝈e誤。

第三步，對代碼進行走查和分析，找出可能發(fā)生內(nèi)存溢出的位置。

重點排查以下幾點：

• 檢查對數(shù)據(jù)庫查詢中，是否有一次獲得全部數(shù)據(jù)的查詢。一般來說，如果一次取十萬條記錄到內(nèi)存，就可能引起內(nèi)存溢出。這個問題比較隱蔽，在上線前，數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)較少，不容易出問題，上線后，數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)多了，一次查詢就有可能引起內(nèi)存溢出。因此對于數(shù)據(jù)庫查詢盡量采用分頁的方式查詢。

• 檢查代碼中是否有死循環(huán)或遞歸調(diào)用。

• 檢查是否有大循環(huán)重復產(chǎn)生新對象實體。

• 檢查對數(shù)據(jù)庫查詢中，是否有一次獲得全部數(shù)據(jù)的查詢。一般來說，如果一次取十萬條記錄到內(nèi)存，就可能引起內(nèi)存溢出。這個問題比較隱蔽，在上線前，數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)較少，不容易出問題，上線后，數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)多了，一次查詢就有可能引起內(nèi)存溢出。因此對于數(shù)據(jù)庫查詢盡量采用分頁的方式查詢。

• 檢查List、MAP等集合對象是否有使用完后，未清除的問題。List、MAP等集合對象會始終存有對對象的引用，使得這些對象不能被GC回收。

第四步，使用內(nèi)存查看工具動態(tài)查看內(nèi)存使用情況

JVM8 內(nèi)存模型

內(nèi)存溢出的十個場景

JVM運行時首先需要類加載器（classLoader）加載所需類的字節(jié)碼文件。加載完畢交由執(zhí)行引擎執(zhí)行，在執(zhí)行過程中需要一段空間來存儲數(shù)據(jù)（類比CPU與主存）。這段內(nèi)存空間的分配和釋放過程正是我們需要關心的運行時數(shù)據(jù)區(qū)。內(nèi)存溢出的情況就是從類加載器加載的時候開始出現(xiàn)的，內(nèi)存溢出分為兩大類：OutOfMemoryError和StackOverflowError。以下舉出10個內(nèi)存溢出的情況，并通過實例代碼的方式講解了是如何出現(xiàn)內(nèi)存溢出的。

1.java堆內(nèi)存溢出

當出現(xiàn)java.lang.OutOfMemoryError:Java heap space異常時，就是堆內(nèi)存溢出了。

1）、問題描述

• 設置的jvm內(nèi)存太小，對象所需內(nèi)存太大，創(chuàng)建對象時分配空間，就會拋出這個異常。

• 流量/數(shù)據(jù)峰值，應用程序自身的處理存在一定的限額，比如一定數(shù)量的用戶或一定數(shù)量的數(shù)據(jù)。而當用戶數(shù)量或數(shù)據(jù)量突然激增并超過預期的閾值時，那么就會峰值停止前正常運行的操作將停止并觸發(fā)java . lang.OutOfMemoryError:Java堆空間錯誤

2）、示例代碼

編譯以下代碼，執(zhí)行時jvm參數(shù)設置為-Xms20m -Xmx20m

以上這個示例，如果一次請求只分配一次5m的內(nèi)存的話，請求量很少垃圾回收正常就不會出錯，但是一旦并發(fā)上來就會超出最大內(nèi)存值，就會拋出內(nèi)存溢出。

3.解決方法

首先，如果代碼沒有什么問題的情況下，可以適當調(diào)整-Xms和-Xmx兩個jvm參數(shù)，使用壓力測試來調(diào)整這兩個參數(shù)達到最優(yōu)值。

其次，盡量避免大的對象的申請，像文件上傳，大批量從數(shù)據(jù)庫中獲取，這是需要避免的，盡量分塊或者分批處理，有助于系統(tǒng)的正常穩(wěn)定的執(zhí)行。

最后，盡量提高一次請求的執(zhí)行速度，垃圾回收越早越好，否則，大量的并發(fā)來了的時候，再來新的請求就無法分配內(nèi)存了，就容易造成系統(tǒng)的雪崩。

2、java堆內(nèi)存泄漏

1）、問題描述

Java中的內(nèi)存泄漏是一些對象不再被應用程序使用但垃圾收集無法識別的情況。因此，這些未使用的對象仍然在Java堆空間中無限期地存在。不停的堆積最終會觸發(fā)java . lang.OutOfMemoryError。

2）、示例代碼

當執(zhí)行上面的代碼時，可能會期望它永遠運行，不會出現(xiàn)任何問題，假設單純的緩存解決方案只將底層映射擴展到10,000個元素，而不是所有鍵都已經(jīng)在HashMap中。然而事實上元素將繼續(xù)被添加，因為key類并沒有重寫它的equals()方法。

隨著時間的推移，隨著不斷使用的泄漏代碼，“緩存”的結果最終會消耗大量Java堆空間。當泄漏內(nèi)存填充堆區(qū)域中的所有可用內(nèi)存時，垃圾收集無法清理它，java . lang.OutOfMemoryError。

3）、解決辦法

相對來說對應的解決方案比較簡單：重寫equals方法即可：

3.垃圾回收超時內(nèi)存溢出

1）、問題描述 當應用程序耗盡所有可用內(nèi)存時，GC開銷限制超過了錯誤，而GC多次未能清除它，這時便會引發(fā)java.lang.OutOfMemoryError。當JVM花費大量的時間執(zhí)行GC，而收效甚微，而一旦整個GC的過程超過限制便會觸發(fā)錯誤(默認的jvm配置GC的時間超過98%，回收堆內(nèi)存低于2%)。

2）、示例代碼

3）、解決方法

要減少對象生命周期，盡量能快速的進行垃圾回收。

4.Metaspace內(nèi)存溢出

1）、問題描述

元空間的溢出，系統(tǒng)會拋出java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace。出現(xiàn)這個異常的問題的原因是系統(tǒng)的代碼非常多或引用的第三方包非常多或者通過動態(tài)代碼生成類加載等方法，導致元空間的內(nèi)存占用很大。

2）、示例代碼

3）、解決辦法

默認情況下，元空間的大小僅受本地內(nèi)存限制。但是為了整機的性能，盡量還是要對該項進行設置，以免造成整機的服務停機。

• 優(yōu)化參數(shù)配置，避免影響其他JVM進程

-XX:MetaspaceSize，初始空間大小，達到該值就會觸發(fā)垃圾收集進行類型卸載，同時GC會對該值進行調(diào)整：如果釋放了大量的空間，就適當降低該值；如果釋放了很少的空間，那么在不超過MaxMetaspaceSize時，適當提高該值。

-XX:MaxMetaspaceSize，最大空間，默認是沒有限制的。

除了上面兩個指定大小的選項以外，還有兩個與 GC 相關的屬性： -XX:MinMetaspaceFreeRatio，在GC之后，最小的Metaspace剩余空間容量的百分比，減少為分配空間所導致的垃圾收集 。 -XX:MaxMetaspaceFreeRatio，在GC之后，最大的Metaspace剩余空間容量的百分比，減少為釋放空間所導致的垃圾收集。

• 慎重引用第三方包

對第三方包，一定要慎重選擇，不需要的包就去掉。這樣既有助于提高編譯打包的速度，也有助于提高遠程部署的速度。

• 關注動態(tài)生成類的框架

對于使用大量動態(tài)生成類的框架，要做好壓力測試，驗證動態(tài)生成的類是否超出內(nèi)存的需求會拋出異常。

5、直接內(nèi)存內(nèi)存溢出

1）、問題描述

在使用ByteBuffer中的allocateDirect()的時候會用到，很多javaNIO(像netty)的框架中被封裝為其他的方法，出現(xiàn)該問題時會拋出java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory異常。

如果你在直接或間接使用了ByteBuffer中的allocateDirect方法的時候，而不做clear的時候就會出現(xiàn)類似的問題。

2）、示例代碼

3）、解決辦法

如果經(jīng)常有類似的操作，可以考慮設置參數(shù)：-XX:MaxDirectMemorySize，并及時clear內(nèi)存。

6、棧內(nèi)存溢出

1）、問題描述

當一個線程執(zhí)行一個Java方法時，JVM將創(chuàng)建一個新的棧幀并且把它push到棧頂。此時新的棧幀就變成了當前棧幀，方法執(zhí)行時，使用棧幀來存儲參數(shù)、局部變量、中間指令以及其他數(shù)據(jù)。

當一個方法遞歸調(diào)用自己時，新的方法所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)(也可以理解為新的棧幀)將會被push到棧頂，方法每次調(diào)用自己時，會拷貝一份當前方法的數(shù)據(jù)并push到棧中。因此，遞歸的每層調(diào)用都需要創(chuàng)建一個新的棧幀。這樣的結果是，棧中越來越多的內(nèi)存將隨著遞歸調(diào)用而被消耗，如果遞歸調(diào)用自己一百萬次，那么將會產(chǎn)生一百萬個棧幀。這樣就會造成棧的內(nèi)存溢出。

2）、示例代碼

3）、解決辦法

如果程序中確實有遞歸調(diào)用，出現(xiàn)棧溢出時，可以調(diào)高-Xss大小，就可以解決棧內(nèi)存溢出的問題了。遞歸調(diào)用防止形成死循環(huán)，否則就會出現(xiàn)棧內(nèi)存溢出。

7、創(chuàng)建本地線程內(nèi)存溢出

1）、問題描述

線程基本只占用heap以外的內(nèi)存區(qū)域，也就是這個錯誤說明除了heap以外的區(qū)域，無法為線程分配一塊內(nèi)存區(qū)域了，這個要么是內(nèi)存本身就不夠，要么heap的空間設置得太大了，導致了剩余的內(nèi)存已經(jīng)不多了，而由于線程本身要占用內(nèi)存，所以就不夠用了。

2）、示例代碼

3）、解決方法

首先檢查操作系統(tǒng)是否有線程數(shù)的限制，使用shell也無法創(chuàng)建線程，如果是這個問題就需要調(diào)整系統(tǒng)的最大可支持的文件數(shù)。

日常開發(fā)中盡量保證線程最大數(shù)的可控制的，不要隨意使用線程池。不能無限制的增長下去。

8、超出交換區(qū)內(nèi)存溢出

1）、問題描述

在Java應用程序啟動過程中，可以通過-Xmx和其他類似的啟動參數(shù)限制指定的所需的內(nèi)存。而當JVM所請求的總內(nèi)存大于可用物理內(nèi)存的情況下，操作系統(tǒng)開始將內(nèi)容從內(nèi)存轉換為硬盤。

一般來說JVM會拋出Out of swap space錯誤，代表應用程序向JVM native heap請求分配內(nèi)存失敗并且native heap也即將耗盡時，錯誤消息中包含分配失敗的大?。ㄒ宰止?jié)為單位）和請求失敗的原因。

2）、解決辦法

增加系統(tǒng)交換區(qū)的大小，我個人認為，如果使用了交換區(qū)，性能會大大降低，不建議采用這種方式，生產(chǎn)環(huán)境盡量避免最大內(nèi)存超過系統(tǒng)的物理內(nèi)存。其次，去掉系統(tǒng)交換區(qū)，只使用系統(tǒng)的內(nèi)存，保證應用的性能。

9、數(shù)組超限內(nèi)存溢出

1）、問題描述 有的時候會碰到這種內(nèi)存溢出的描述Requested array size exceeds VM limit，一般來說java對應用程序所能分配數(shù)組最大大小是有限制的，只不過不同的平臺限制有所不同，但通常在1到21億個元素之間。當Requested array size exceeds VM limit錯誤出現(xiàn)時，意味著應用程序試圖分配大于Java虛擬機可以支持的數(shù)組。JVM在為數(shù)組分配內(nèi)存之前，會執(zhí)行特定平臺的檢查：分配的數(shù)據(jù)結構是否在此平臺是可尋址的。

2）、示例代碼

以下就是代碼就是數(shù)組超出了最大限制。

3）、解決方法

因此數(shù)組長度要在平臺允許的長度范圍之內(nèi)。不過這個錯誤一般少見的，主要是由于Java數(shù)組的索引是int類型。 Java中的最大正整數(shù)為2 ^ 31 – 1 = 2,147,483,647。 并且平臺特定的限制可以非常接近這個數(shù)字，例如：我的環(huán)境上(64位macOS，運行Jdk1.8)可以初始化數(shù)組的長度高達2,147,483,645（Integer.MAX_VALUE-2）。若是在將數(shù)組的長度再增加1達到nteger.MAX_VALUE-1會出現(xiàn)的OutOfMemoryError。

10、系統(tǒng)殺死進程內(nèi)存溢出

1）、問題概述 在描述該問題之前，先熟悉一點操作系統(tǒng)的知識：操作系統(tǒng)是建立在進程的概念之上，這些進程在內(nèi)核中作業(yè)，其中有一個非常特殊的進程，稱為“內(nèi)存殺手（Out of memory killer）”。當內(nèi)核檢測到系統(tǒng)內(nèi)存不足時，OOM killer被激活，檢查當前誰占用內(nèi)存最多然后將該進程殺掉。

一般Out of memory:Kill process or sacrifice child錯會在當可用虛擬虛擬內(nèi)存(包括交換空間)消耗到讓整個操作系統(tǒng)面臨風險時，會被觸發(fā)。在這種情況下，OOM Killer會選擇“流氓進程”并殺死它。

2）、示例代碼

3）、解決方法

雖然增加交換空間的方式可以緩解Java heap space異常，還是建議最好的方案就是升級系統(tǒng)內(nèi)存，讓java應用有足夠的內(nèi)存可用，就不會出現(xiàn)這種問題。

總結 通過以上的10種出現(xiàn)內(nèi)存溢出情況，大家在實際碰到問題時也就會知道怎么解決了，在實際編碼中也要記得：

• 第三方jar包要慎重引入，堅決去掉沒有用的jar包，提高編譯的速度和系統(tǒng)的占用內(nèi)存。

• 對于大的對象或者大量的內(nèi)存申請，要進行優(yōu)化，大的對象要分片處理，提高處理性能，減少對象生命周期。

• 盡量固定線程的數(shù)量，保證線程占用內(nèi)存可控，同時需要大量線程時，要優(yōu)化好操作系統(tǒng)的最大可打開的連接數(shù)。

• 對于遞歸調(diào)用，也要控制好遞歸的層級，不要太高，超過棧的深度。

• 分配給棧的內(nèi)存并不是越大越好，因為棧內(nèi)存越大，線程多，留給堆的空間就不多了，容易拋出OOM。JVM的默認參數(shù)一般情況沒有問題（包括遞歸）。

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