内存溢出[OOM]异常快速定位排查

什么是OOM？

就是我们常见的： java.lang.OutOfMemoryError ，在应用开发中，是比较常见的一种异常，主要分为三种：

OutOfMemoryError： PermGen space
OutOfMemoryError： Java heap space
OutOfMemoryError： unable to create new native thread

内存泄露和内存溢出的区别

内存泄露[Memory Leak]

程序在申请内存后，无法释放已申请的内存空间，一次内存泄漏似乎不会有大的影响，但内存泄漏堆积后的后果就是内存溢出。

内存溢出[Out Of Memory]

程序申请内存时，没有足够的内存供申请者使用，就是内存不够用，此时就会报错OOM，即所谓的内存溢出。

两者关系

内存泄漏的堆积最终会导致内存溢出

内存泄漏的分类

常发性内存泄漏

发生内存泄漏的代码会被多次执行到，每次被执行的时候都会导致一块内存泄漏。

偶发性内存泄漏

发生内存泄漏的代码只有在某些特定环境或操作过程下才会发生。常发性和偶发性是相对的。对于特定的环境，偶发性的也许就变成了常发性的。所以测试环境和测试方法对检测内存泄漏至关重要。

一次性内存泄漏

发生内存泄漏的代码只会被执行一次，或者由于算法上的缺陷，导致总会有一块仅且一块内存发生泄漏。比如，在类的构造函数中分配内存，在析构函数中却没有释放该内存，所以内存泄漏只会发生一次。

隐式内存泄漏

程序在运行过程中不停的分配内存，但是直到结束的时候才释放内存。严格的说这里并没有发生内存泄漏，因为最终程序释放了所有申请的内存。但是对于一个服务器程序，需要运行几天，几周甚至几个月，不及时释放内存也可能导致最终耗尽系统的所有内存。所以，称这类内存泄漏为隐式内存泄漏。

OOM的危害

应用服务异常
线程异常
程序崩溃
其他未知问题

怎么解决

既然OOM这么恐怖，那么我们应该如何排查定位，并结局问题呢？

定位进程

模拟内存溢出

编写一段OutOfMemoryError测试代码，用来模拟出 OOM 场景。

/**
 * @Author lixiaolong
 * created by xlli5 on 2019/9/28 9:47 PM use IntelliJ IDEA
 */
@Service(ServiceNames.TEST_MEMORY + ServiceVersion.V_1)
public class MemoryTestService extends ServiceHandler<TestMemoryRequest, TestMemoryResponse> {

    @Override
    protected void validateReqParam(TestMemoryRequest req, TestMemoryResponse resp) {

    }

    @Override
    public void process(LogInfo logInfo, TestMemoryRequest req, TestMemoryResponse resp) {
        List<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();
        int count = 100000;
        while (true) {
            list.add(new OOMObject());

        }
    }

    static class OOMObject {

    }
}

给程序分配内存

1	$JAVA_OPTS -Xms200m -Xmx200m

程序启动后，并发调用一段时间后出现OOM现象。

dump堆栈信息

获取进程的PID并使用jvm自带的jmap命令dump进程的堆栈信息，如下：

1
2
3

ps -ef | grep xiaolong-test-service

jmap -dump:format=b,file=heap.hprof 6196

这里可以在程序中配置启动参数，在内存溢出时，自动输出dump文件。

VM options:

-XX:+PrintGCDetails
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:HeapDumpPath=/data/logs/xiaolong-test-service/dump/

使用MAT分析堆栈信息

启动MAT打开dump的文件heap.hprof进行分析。

Unreachable指的是可以被垃圾回收器回收的对象，但是由于没有GC发生，所以没有释放，这时抓的内存使用中的Unreachable就是这些对象。

Shallow Heap（浅堆）表示该对象自身占用的堆内存，不包括它引用的对象。
针对非数组类型的对象，它的大小就是对象与它所有的成员变量大小的总和。

Retained Heap（深堆）表示当前对象大小+当前对象可直接或间接引用到的对象的大小总和。
换句话说，Retained Size就是当前对象被GC后，从Heap上总共能释放掉的内存。
不过，释放的时候还要排除被GC Roots直接或间接引用的对象。他们暂时不会被被当做Garbage。

还能看到一些堆栈分析概述，系统信息，以及类直方图。

根据上图可知，OOMObject对象可能是造成内存泄漏的原因。