线上OOM:GC Overhead Limit Exceeded异常排查（二）

一、Java的内存模型

《Java虚拟机规范》规定虚拟机包括以下几个运行时数据区：

1. 方法区 - Method Area
2. 虚拟机栈 - VM Stack
3. 本地方法栈 - Native Method Stack
4. 堆 - Heap
5. 程序计数器 - Program Counter Register

在不同的​​JVM​​运行时实现中可能存在差异

常见的​​JVM​​运行时有：

1. OracleJDK
2. OpenJDK
3. IBM J9
4. JRocket
5. Alibaba Dragonwell
6. Tencent Kona
7. Graalvm

比如​​OracleJDK8​​的方法区区叫元空间，具体不再展开...

不考虑差异性，本文主旨是线上​​OracleJDK8​​说明内存溢出出现的场景，排查方式和解决方案

二、内存溢出类型

1. StackOverflowError
2. OutOfMemoryError

​​StackOverflowError​​​当线程栈深度超过设置的最大深度，则由虚拟机抛出 ​​OutOfMemoryError​​当无法通过JVM申请到内存时，则由虚拟机抛出

除了程序计数器外，栈、堆、非堆（直接内存）都可以抛出​​OOM​​

常见的异常错误及通用解：

1. java.lang.StackOverflowError : Thread Stack space

原因：当线程栈深度超过设置的最大深度，则由虚拟机抛出

解决：

1）使用循环替换递归

2）使用调度器MapReduce思想来实现分之归并

2. java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

原因：当前线程无法从JVM申请堆内存空间

解决：

1）具体问题具体分析，当定位到是大对象时，需要优化代码为小对象

2）当定位到是堆内存空间太小，修改VM配置。这里需评估并发量，经过压测和优化后得出

3）优化代码，减少处理耗时，如果是高耗时操作，可以在对象不使用后，去掉局部变量对大对象的引用

4）当定位到是内存泄露，则需要修改泄露代码（通常在引用第三方包出现）

3. java.lang.OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit

原因：申请数组大小超过JVM允许值，不同JVM版本存在差异

解决：

1） 修改申请数组小大

4. java.lang.OutOfMemoryError: GC Overhead Limit Exceeded

原因：当 GC 为释放很小空间占用大量时间时抛出，通常会伴随着CPU100%异常，线上系统严重卡顿

解决：跟​​Java heap space​​处理方法一样

5. java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace

原因：当前线程无法从JVM申请元空间内存，JDK8之后原永久代中的类元数据迁移到元空间（堆 -> 直接内存），常量池继续在堆中

解决：

1）当定位到是元空间设置太小，修改配置

2）当定位到是内存泄露，则修改代码（通常在引用第三方包出现）

6. java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory

原因：一般是工具为了做零拷贝，直接将数据存储在直接内存中，减少用户态和内核态内存拷贝，当未做内存回收时，空间不释放，抛出异常

解决：

1）定位到直接内存设置太小，修改配置

2）定位到内存泄露未释放内存，则修改异常代码

3）定位到​​Metaspace​​未设置大小，该空间内存泄露，则修改异常代码

疑难借助工具排查：

1. VisualVM
2. Eclipse MAT（Memory Analyzer Tool）
3. Alibab Arthas