实战项目中Java heap space错误的解决

 

java高级面试 2018-09-07 20:19:23

部标GPS通讯系统在上线之后，经过不断调试，终于稳定运行一段时间，后来又遇到了Java heap space错误异常！日志如下：

 

说明系统中有未释放的对象。如何找出这些未释放对象以及监控JVM堆内存，优化代码释放内存对象呢？还有JVM的垃圾回收机制是如何运作的呢？

首先在系统启动运行的时候打开记录GC详细信息，运行脚本如下：

 

看看GC详细日志，当GC到13400多次的时候新生代和老生代的堆内存几乎用满了，频繁触发Full GC (Ergonomics) ，直到没有内存空间给新生对象了。所以JVM抛出了内存溢出错误！进而导致程序崩溃。

 

首先简单了解下JVM垃圾回收机制：

 

从上图可以看出 GC 的主要收集区域，包括 PSYoungGen（年轻代）、ParOldGen（老年代）、Metaspace（元数据区）。

新生代：新创建的对象都是用新生代分配内存，Eden空间不足时，触发Minor GC，这时会把存活的对象转移进幸存者Survivor区。

老年代：老年代用于存放经过多次Minor GC之后依然存活的对象。

新生代的GC（Minor GC）：新生代通常存活时间较短基于Copying算法进行回收，所谓Copying算法就是扫描出存活的对象，并复制到一块新的完全未使用的空间中，对应于新生代，就是在Eden和FromSpace或ToSpace之间copy。

新生代采用空闲指针的方式来控制GC触发，指针保持最后一个分配的对象在新生代区间的位置，当有新的对象要分配内存时，用于检查空间是否足够，不够就触发GC。当连续分配对象时，对象会逐渐从Eden到Survivor，最后到老年代。

老年代的GC（Major GC/Full GC）：老年代与新生代不同，老年代对象存活的时间比较长、比较稳定，因此采用标记(Mark)算法来进行回收，所谓标记就是扫描出存活的对象，然后再进行回收未被标记的对象，

回收后对用空出的空间要么进行合并、要么标记出来便于下次进行分配，总之目的就是要减少内存碎片带来的效率损耗。

附上堆结构图：

 

至此，在已经尝试了将Java虚拟机中Xms（初始堆大小-2G）和Xmx（最大堆大小-4G）参数调大之后也无果，只能从代码入手， 对象一直堆积于老年代未被释放，应该是代码中对象未被释放。

为了找出代码中未被释放的对象，这里运用到了内存监控工具jconsole和内存堆对象统计工具jmap。

jconsole.exe位于bin目录下，用法也挺简单的，用于调优后的监控还不错，这里留个图不做介绍了

 

这里运用jmap（jdk自带的jvm内存分析的工具），将程序堆对象统计出来的结果如下：

 

发现到代码问题：应该是解析协议的时候CanDataItem对象不断被new出来，使用完了以后并未被GC回收留在老生代，

 

找到CanDataItem使用完成的地方做了如下修改：

 

修改代码再将T808Message等类用完了的地方做了释放，之后终于解决了问题！修改代码以后再次使用jmap统计如下，正常了！

 

附 - jmap输出中class name非自定义类的说明：

BaseType CharacterTypeInterpretationBbytesigned byteCcharUnicode characterDdoubledouble-precision floating-point valueFfloatsingle-precision floating-point valueIintintegerJlonglong integerL;referencean instance of classSshortsigned shortZbooleantrue or false[referenceone array dimension，[I表示int[]

总结导致java.lang.OutOfMemoryError异常的常见原因有以下几种：

• 内存中加载的数据量过于庞大，如一次从数据库取出过多数据；
• 集合类中有对对象的引用，使用完后未清空，使得JVM不能回收；
• 代码中存在死循环或循环产生过多重复的对象实体-----（本例中）；
• 使用的第三方软件中的BUG；
• 启动参数内存值设定的过小；

至此问题总算解决了，通常情况下，Java开发人员并不需要去关心JVM是如何运行的。即使不理解JVM的工作原理，也不会给开发人员带来过多困惑。Java程序员更容易忽视基础技术。

“蚓无爪牙之利，筋骨之强，上食埃土，下饮黄泉，用心一也。蟹六跪而二螯，非蛇蟮之穴无可寄托者，用心躁也”。对于技术人员来说，如果长期忽略自身技术的根基而去一昧地追求高层框架技术，这无疑是舍本求末的做法。

JVM的出现，为程序员屏蔽了操作系统与硬件的细节，使得程序员从诸如内存管理这样的繁琐任务中解放出来。但这不并等同于允许Java程序员放弃对基础的重视。

事实上，任何平台的程序员都应当了解平台的基本特性、实现机制以及接口，这是提高自身修养的必经之路。对于Java程序员来说，我们还是需要多多了解JVM。

了解JVM的基本实现机制，不仅对于解决实际应用中诸如GC等虚拟机问题时有直接帮助，还有利于我们更好地理解语言本身。