JVM之OOM分析

一．OOM疑难杂症

GC Roots

• 对象引用关系

• GC Roots是一组必须活跃的引用,程序通过直接、间接引用能够访问到的潜在使用的对象

   包含：
  1.java线程，当前所有正在被调用方法的引用类型参数、局部变量、临时值等，即与栈帧相关的各种引用
  2.所有当前被加载的java类
  3.运行时常量池的引用类型（String或class类型）
  4.Jvm内部数据结构引用，如sun.jvm.hotspot.memory.Universe等
  5.用于同步的监控对象，如调用对象的wait()方法
  6.JNI handles,包括global handles ,local handles
  

• GC Roots分类

  这里说的是活跃的引用，而不是对象，对象时不能作为GC Roots。
  GC过程是找出所有活对象，并把其余(堆)空间认定为”无用”；而不是找出所有死掉对象，并回收其空间，所以即使jvm堆非常大，基于tracing的GC方法，回收速度也非常块。
  具体GC Roots分类有：
  1.活动现场相关的各种引用
  2.类的静态变量的引用
  3.JNI引用
  

引用级别

引用级别分类

• 强引用Strong references

  1.特点：
  (a).当内存空间不足，系统撑不住了，JVM就会抛出OutOfMemoryError错误
  (b).即使程序异常终止，也不会对该类对象回收(无论如何也不会回收)
  (c).该引用属于最普通，最强硬的一种存在，只有在和GC Roots断绝关系时，才会被消灭掉
  2.实现方式： Object obj = new Object();
  3.存在问题：内存泄漏。
  如下代码:如果系统大量用户(存储在User对象)访问，需要记录User访问时间。User对象无该时间字段，所以用Map结构存放。我们希望用完了某个User对象后，它能够被回收掉。但是它被userVisitMap引用，无其他手段删除掉它，这时会发生内存泄漏。
  该情况也会发生在未设定上限的缓存系统，由于设置不正确引用方式，加上不正确容量，易造成OOM
  
  Static Map<User,Long> userVisitMap = new HashMap<>();
  userVisitMap.put(user,time)；
  

• 软引用 Soft reference

  1.特定：
  （a）内存不足时，软引用对象被回收
  （b）回收后仍然无足够内存，会抛出内存溢出异常
  （c）改特效非常实用在缓存技术上，网页缓存
  （d）与引用队列结合使用，根据对象进入队列顺序从先到后进行删除
  2.实现方式
  Object obj = new Object();
  //通过泛型来定义
  SoftReference<Object> softRef = new SoftReference(object);
  
  3.注意事项:谨慎设置
  每个MB堆空间中SoftReference的存活时间默认为1s(1000ms): -XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=<N>
  

• 弱引用

   1.特点：
  （a）较软引用，更加无用一些，声明周期更短
  （b）用WeakReference来表示
   2.实现
  Object obj = new Object();
  WeakReference<Object> softRef = new WeakReference(object);
  
  

• 虚引用

  1.特点
  （a）:形同虚设的引用，应用不太多
  （b）必须和引用队列联合使用
  （c）如果一个对象仅持有，那么它和无任何引用一样，任何时候都会被回收
  （d）主要用来跟踪对象被垃圾回收的活动，当GC 回收一个对象时，若发现还有虚引用，就会在回收对象之前，则将这个虚引用加入与之关联的引用队列中
  2.实现
  //虚引用的get()方法，总是被返回null
   	 Object obj = new Object();
  ReferenceQueue queue = new ReferenceQueue();
  //虚引用，必须与一个引用队列关联
  PhantomReference pr = new PhantomReference(object,queue);
  3.例子
  Private static void startMonitoring(ReferenceQueue<MyObject> referenceQueue,Reference<MyObject> ref ){
  
  ExecutorService ex = Executors.newSingleThreadExecutor():
  ex.execute(()->{
  While(referenceQueue.poll() != ref){
  //don’t hang forever
  If(finishFlag){
  Break;
  }
  }
  System.out.print(“-- ref gc’ed -- ”);
  });
  ex.shutdown();
  }
  4.扩展
  基于虚引用，更加优雅的方式是，Java9 新加入cleaner，用来替代Object类的finalizer方法，进行对象回收后的处理工作。
  

典型OOM场景

• 发生位置

  1.线程私有：Java虚拟机栈，本地方法栈
  2.线程共享：方法区，直接内存，堆外内存
  

• 触发原因

  1.内存设置过小，需要调整堆空间大小(-Xms,-Xmx)
  2.错误引用方式，发生内存泄漏。没有及时切断与GC Roots的关系。如线程池的线程，在复用的情况下忘记清理ThreadLocal的内容
  3.接口没有进行范围校验，外部传参超出范围。如数据库查询每页条数，查询数据过大
  4.对堆外内存的无限制使用。一旦发生更加严重，会造成草系统内存耗尽而夯住。
  

• 解决

  及时释放对象引用（适时手动清理），避免对象到处引用。如避免局部变量被一个静态集合所引用，造成无法进行对象释放，不能被GC清理,如A类的局部变量local数组被B类的成员变量 静态map引用，无法释放
  Class A{
  public  void test(String a){
  int[] local = new int[];
  }
  }
  

小结

 GC Roots专业叫作 可达性分析法。另外还有引用计数法的方式。判断对象问题，常被提及
因为有循环依赖、间接引用的硬伤，jvm都不采用。实现方式是对象头维护一个counter计数器，被引用一次+1，引用失效-1，计数器为0时为无效，可以进行回收。