内存泄漏和内存溢出详解

内存泄漏(Memory Leak)

概念

  • 程序已动态申请的堆内存,由于某种原因程序未释放或无法释放,造成程序内存的浪费,导致系统运行速度减慢甚至系统崩溃等严重后果。
  • 内存泄漏的根本原因是:长生命周期的对象,持有短生命周期对象的引用,尽管短生命周期的对象已经不再需要,单因为长生命周期的对象持有它的引用而导致不能被GC回收。

发生条件

  • 内存泄漏必须满足以下两个条件

  • 对象是可达的。即在有向图中,存在通道达到该对象,GC不会回收

    • 对象是无用的。即程序以后不会再使用该对象

发生场景

  • 静态集合类引起内存泄漏

HashMap、Vactor等集合的使用最容易出现内存泄漏。因为这些集合属于静态集合,这些静态变量的生命周期和应用程序一致,他们所引用的所有Object对象都不能被释放,因为这些对象还一直被Vector引用着

1Static Vector v = new Vector(10); 2for (int i = 1; i<100; i++) 3{ 4Object o = new Object(); //每次创建新的对象 5v.add(o); 6o = null; //将对象添加到集合后将对象的引用置空 7} 8//因为对象的引用置空之后,JVM已经失去的使用该对象的价值,本应该被GC清除,但是在vector集合中还存在着此对象的引用,导致没能顺利清除 9 10

循环申请Object 对象,并将所申请的对象放入一个Vector 中,如果仅仅释放引用本身(o=null),那么Vector 仍然引用该对象,所以这个对象对GC 来说是不可回收的。因此,如果对象加入到Vector 后,还必须从Vector 中删除,最简单的方法就是将v = null。这样就可以将Vector执行那个的对象也释放。

  • 当集合(Hash算法的集合)里面的对象属性被修改后,再调用remove()方法时不起作用

1public static void main(String[] args) { 2 Set<Person> set = new HashSet<Person>(); 3 Person p1 = new Person("唐僧", "pwd1", 25); 4 Person p2 = new Person("孙悟空", "pwd2", 26); 5 Person p3 = new Person("猪八戒", "pwd3", 27); 6 set.add(p1); 7 set.add(p2); 8 set.add(p3); 9 System.out.println("总共有:" + set.size() + " 个元素!"); //结果:总共有:3 个元素! 10 p3.setAge(2); //修改p3的年龄,此时p3元素对应的hashcode值发生改变 11 12 set.remove(p3); //此时remove不掉,造成内存泄漏 13 14 set.add(p3); //重新添加,居然添加成功 15 System.out.println("总共有:" + set.size() + " 个元素!"); //结果:总共有:4 个元素! 16 for (Person person : set) { 17 System.out.println(person); 18 System.out.println(person.hashCode()); 19 } 20 } 21 22
  • 监听器

在java 编程中,我们都需要和监听器打交道,通常一个应用当中会用到很多监听器,我们会调用一个控件的诸如addXXXListener()等方法来增加监听器,但往往在释放对象的时候却没有记住去删除这些监听器,从而增加了内存泄漏的机会。

  • 各种连接

比如数据库连接(dataSourse.getConnection()),网络连接(socket)和io连接,除非其显式的调用了其close()方法将其连接关闭,否则是不会自动被GC 回收的。对于Resultset 和Statement 对象可以不进行显式回收,但Connection 一定要显式回收,因为Connection 在任何时候都无法自动回收,而Connection一旦回收,Resultset 和Statement 对象就会立即为NULL。但是如果使用连接池,情况就不一样了,除了要显式地关闭连接,还必须显式地关闭Resultset Statement 对象(关闭其中一个,另外一个也会关闭),否则就会造成大量的Statement 对象无法释放,从而引起内存泄漏。这种情况下一般都会在try里面去的连接,在finally里面释放连接。

  • 单例模式

如果单例对象持有外部对象的引用,那么这个外部对象将不能被jvm正常回收,导致内存泄露。

不正确使用单例模式是引起内存泄露的一个常见问题,单例对象在被初始化后将在JVM的整个生命周期中存在(以静态变量的方式),如果单例对象持有外部对象的引用,那么这个外部对象将不能被jvm正常回收,导致内存泄露,考虑下面的例子:

1 class A { 2 public A() { 3 B.getInstance().setA(this); 4 } 5.... 6 } 7 8 //B类采用单例模式 9 class B { 10 private A a; 11 private static B instance = new B(); 12 13 public B() { 14 } 15 16 public static B getInstance() { 17 return instance; 18 } 19 20 public void setA(A a) { 21 this.a = a; 22 } 23//getter... 24 } 25 26

显然B采用singleton模式,它持有一个A对象的引用,而这个A类的对象将不能被回收。想象下如果A是个比较复杂的对象或者集合类型会发生什么情况

分类

  • 1. 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。
  • 2. 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。
  • 3. 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。
  • 4. 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,我们称这类内存泄漏为隐式内存泄漏。

内存溢出(Out Of Memory)

概念

  • 程序在申请内存时,没有足够的内存空间供其使用

发生条件

  • 内存中加载的数据过于庞大,如一次性从数据库取出过多的数据
  • 集合类中,有对对象的引用,使用完后未清空,使得JVM不能不嫩回收
  • 代码中存在死循环或循环产生过多重复的对象实体
  • 使用的第三方软件存在bug
  • 启动参数内存值设置的过小

分类

  • OutOfMemoryError: PermGen space

PermGen Space指的是内存的永久保存区,该块内存主要是被JVM用来存放class和meta信息的,当class被加载loader的时候就会被存储到该内存区中,与存放类的实例的heap区不同,java中的垃圾回收器GC不会在主程序运行期对PermGen space进行清理。
因此,程序启动时如果需要加载的信息太多,超出这个空间的大小,则会发生溢出。
解决方案: 增加空间分配——增加java虚拟机中的XX:PermSize和XX:MaxPermSize参数的大小,其中XX:PermSize是初始永久保存区域大小,XX:MaxPermSize是最大永久保存区域大小。

  • OutOfMemoryError:Java heap space

heap space是Java内存中的堆区,主要用来存放对象,当对象太多超出了空间大小,GC又来不及释放的时候,就会发生溢出错误。即内存泄露越来越严重时,可能会发生内存溢出。
解决方案:(1)、检查程序,减少大量重复创建对象的死循环,减少内存泄露。
(2)、增加Java虚拟机中Xms(初始堆大小)和Xmx(最大堆大小)参数的大小。

  • StackOverFlowError

stack是Java内存中的栈空间,主要用来存放方法中的变量,参数等临时性的数据的,发生溢出一般是因为分配空间太小,或是执行的方法递归层数太多创建了占用了太多栈帧导致溢出。
解决方案: 修改配置参数-Xss参数增加线程栈大小之外,优化程序是尤其重要。

OOM排查思路

  • 第一步,修改JVM启动参数,直接增加内存。(-Xms,-Xmx参数一定不要忘记加。)

  • 第二步,检查错误日志,查看“OutOfMemery”错误前,是否有其他异常或错误

  • 第三步,对代码进行走查分析,找出可能发生内存溢出的位置

重点排查以下几点:

1.检查对数据库查询中,是否有一次获得全部数据的查询。一般来说,如果一次取十万条记录到内存,就可能引起内存溢出。这个问题比较隐蔽,在上线前,数据库中数据较少,不容易出问题,上线后,数据库中数据多了,一次查询就有可能引起内存溢出。因此对于数据库查询尽量采用分页的方式查询。

2.检查代码中是否有死循环或递归调用。

3.检查是否有大循环重复产生新对象实体。

4.检查List、MAP等集合对象是否有使用完后,未清除的问题。List、MAP等集合对象会始终存有对对象的引用,使得这些对象不能被GC回收。

  • 第四步,使用内存查看工具动态查看内存使用情况

参考

  • 内存溢出和内存泄漏的区别、产生原因以及解决方案

  • 内存泄漏和内存溢出

  • JVM(HotSpot)内存泄漏和内存溢出_

  • jvm中的内存溢出与内存泄露

  • 【面试题目】内存溢出和内存泄漏

代码交流 2021