Java 堆内存溢出梗概分析

正文

任何使用过基于 Java 的企业级后端应用的软件开发者都会遇到过这种低劣、奇怪的报错，这些报错来自于用户或是测试工程师： java.lang.OutOfMemoryError：Java heap space。

为了弄清楚问题，我们必须返回到算法复杂性的计算机科学基础，尤其是“空间”复杂性。如果我们回忆，每一个应用都有一个最坏情况特征。具体来说，在存储维度方面，超过推荐的存储将会被分配到应用程序上，这是不可预测但尖锐的问题。这导致了堆内存的过度使用，因此出现了"内存不够"的情况。

这种特定情况最糟糕的部分是应用程序不能修复，并且将崩溃。任何重启应用的尝试 - 甚至使用最大内存（-Xmx option）- 都不是长久之计。如果不明白什么导致了堆使用的膨胀或突出，内存使用稳定性（即应用稳定性）就不能保障。于是，什么才是更有效的理解关于内存的编程问题的途径？当内存溢出时，明白应用程序的内存堆和分布情况才能回答这个问题。

在这一前提下，我们将聚焦以下方面：

• 当内存溢出时，获取到 Java 进程中的堆转储。

• 明白应用程序正在遭遇的内存问题的类型。

• 使用一个堆分析器，可以使用 Eclipse MAT 这个优秀的开源项目来分析内存溢出的问题。

配置应用，为堆分析做准备

任何像内存溢出这种非确定性的、时有时无的问题对于事后的分析都是一个挑战。所以，最好的处理内存溢出的方法是让 JVM 虚拟机转储一份 JVM 虚拟机内存状态的堆文件。

Sun HotSpot JVM 有一种方法可以引导 JVM 转储内存溢出时的堆状态到一个文件中。其标准格式为 .hprof 。所以，为了实现这种操作，向 JVM 启动项中添加 XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 。因为内存溢出可能经过很长一段时间才会发生，向生产系统增加这一选项也是必须的。

如果堆转储 .hprof 文件必须被写在一个特定的文件系统位置，那么就添加目录途径到 XX:HeapDumpPath 。只需确保该应用对于指定目录途径始终拥有写入权限。

原因分析

101：了解内存溢出错误的本质

当尝试去评估和了解一个内存溢出错误时，最先做的事情应该是观察内存增长特征。根据情况做出可能性的评估：

• 尖峰状：这种类型的内存溢出在某种类型的加载上会是比较激烈的。当 JVM 分配内存给 20 个用户时，应用程序可以正常运行。但是，如果到第 100 个用户时可能会遭遇到内存峰值，从而导致内存溢出。有两种可能的办法去解决这个问题。

• 泄露：由于某些编程问题，内存使用随着时间的推移逐渐增加。

拥有良性垃圾回收机制的健康图表

健康一段时间后，随时间推移而泄露的图表

引起内存使用凸起、导致内存溢出的内存图表

在我们了解导致使用率激增的内存问题的本质之后，基于从对分析中得到的推断，下面的这些方法或许可以用来避免遭遇内存溢出的错误。

解决内存问题

1. 修复引起内存溢出的代码：由于应用在某段时间内增量添加了一个对象而没有清除其引用（来自正在运行的应用程序的对象引用），导致不得不修复程序错误。例如，这一错误可能是插入了一个哈希表, 其中的业务对象会逐渐增加，然而业务逻辑和事务在完成之后并没有删除这些对象。

2. 增加内存最大值作为一种修复方法。在了解了运行内存特征和堆之后，可能必须增加分配的最大堆内存来避免再次发生内存溢出，因为推荐的最大内存值不能够满足应用程序的稳定性。所以，应用程序可能不得不基于堆分析器的评估，将 Java -Xmx 的 flag 信息更新成一个更高值后再来运行。

堆分析

下面我们将详细分析如何使用一个堆分析工具来分析堆转储。在示例中，将使用到 Eclipse 基金会的开源工具 MAT 。

使用 MAT 进行堆分析

是时候进行深入探讨了。我们将通过一系列的步骤，帮助探索在 MAT 中的不同表现和视图，以获取一个堆内存溢出的示例并思考分析。

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