Java OOM系列（一）

题记

从本科二年级开始学习java，到使用java编写桌面应用，再到使用java做web & Android，及至现在Java已经作为我的主要工作语言，细数起来差不多有5年时间。Java是一个很全面很强大的语言，而我是一个很懒的人，懒到只想跟大家分享Java的某些东西。。。再加上，3个月前，确确实实遇到了一次线上的OOM问题，经过3个月的遗忘，就想跟大家分享一下平时都可能遇到的OOM问题以及可能可以通用的解决方法。

这个系列也是我写的第一个系列文章，大概可能应该分成3篇来写（有可能懒癌一犯只写一篇…也有可能写了5篇），第一篇主要是想简单介绍一下Java内存模型；第二篇介绍几个命令和工具，能够用在排查OOM问题上；第三篇就细分各种OOM问题，并归纳出我觉得可行的解决方法

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Java内存模型简介

首先，为什么要介绍内存模型。遇到一个问题，首先我们应该先分析问题，找到问题的根本原因，然后才能从根本上解决问题。OOM问题，全称是OutOfMemoryError，即内存溢出错误，内存为什么会溢出？如果想弄清楚内存为什么会溢出，首先应该弄明白的是Java是怎么在管理内存的，Java程序在启动时内存是如何分配加载的，以及我们的每一行代码在执行的时候对内存会产生什么样的影响，如此才能真正清楚内存溢出的原因。我记得原来有一位C/python的同事，基本没有使用过java，但是在面试java程序员时，通常一个问题就可以帮助他筛选掉大部分的面试者：Java会不会内存泄漏？

其次，Java是分版本的，同样的问题，在不同版本的java中可能是不同的。所以，Java程序一般都是需要分版本对待的。内存模型也是如此，现在基本都在使用的是java 6以上版本，java 6和java 7的内存模型基本一致，java 8和java 7有稍微差别。下文主要介绍java 6 & 7，然后再简述java 8和他们的差别。

一般可以认为Java的内存模型主要包括寄存器、堆内存、栈内存、常量池、代码段、全局数据段。堆：存放所有new出来的对象；栈：存放基本类型的变量数据和对象的应用，对象（new出来的对象）本身并不存在栈中，而是存放在堆中或者常量池中（字符串常量对象存放在常量池中）；常量池：存放基本类型常量和字符串常量；代码段： 用来存放从硬盘上读取的源程序代码； 全局数据段： 用来存放static定义的静态成员或全局变量。内存溢出可能是任何一种内存的溢出，如堆内存的溢出、栈内存的溢出、常量池的溢出等。经常遇到的还是堆和栈的溢出。

Java管理的堆内存主要分为Young Generation, Old Generation 和 Permanent Genetation。

有必要简单讲一下内存的垃圾回收机制，java的GC(Garbage Collection)算法有很多，比如引用计数法、tracing算法、compacting算法、copying算法、generation算法等，总的来说可以简单理解为Java的垃圾回收有两种，一种是Young Gen经常发生的回收，另一种是三种Gen同时发生的 Full GC。第二种发生是说三个内存不够使用了，需要释放内存。Fucc GC消耗很大，而且JVM可能会短暂性暂停工作。如果一个Java进程高频率的发生Full GC，那么这个进程的性能必定不会高，而且很有可能伴随OOM。
堆主要用来存放对象的，栈主要是用来执行程序的。栈内存的溢出，经常指的是线程栈的溢出，线程在执行的时候，线程栈是有大小的，当线程执行时线程栈大小超过了预设的值，会报StackOverFlow错误。当线程数创建过多，超过栈空间大小，导致线程创建失败时，会报OOM错。

大概清楚了Java虚拟机的内存结构，那么再遇到OOM错误时，只需要找出到底是哪个内存部分导致的溢出，基本就可以定位到代码的问题，从而解决掉OOM问题。推荐周志明老师的《深入理解Java虚拟机》这本书，这里面对于Java的内存模型、垃圾回收等讲解的很详细易懂。

最后，Java 8中去掉了 Perm Gen，所以不会出现 Perm Gen的溢出，多出来了一个新内存–元空间(Metaspace)，大部分类元数据都在本地内存中分配，默认情况下，类元数据只受可用的本地内存限制（容量取决于是32位或是64位操作系统的可用虚拟内存大小）。对于僵死的类及类加载器的垃圾回收将在元数据使用达到“MaxMetaspaceSize”参数的设定值时进行，持续的元空间垃圾回收说明，可能存在类、类加载器导致的内存泄漏或是大小设置不合适。虽然Java 8的内存结构和之前的内存结构存在少许差异，但是遇到OOM问题时，查问题的方法是差不多的。

我觉得程序员的工作，本质是使用coding的方式来解决各种问题，这个问题可能是你想实现一种行为的自动化，也可能是一个Web，亦或者是集群的弹性伸缩等。解决问题的过程，就需要用到工具，而Java语言就是一种工具，而且也仅仅是一种工具。工具无好坏，只有顺手不顺手和是否适合之分。

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