有关Java内存溢出及内存消耗的小知识

内存溢出原理： 
我们知道，Java程序本身是不能直接在计算机上运行的，它需要依赖于硬件基础之上的操作系统和JVM（Java虚拟机）。

Java程序启动时JVM都会分配一个初始内存和最大内存给这个应用程序。这个初始内存和最大内存在一定程度上会影响应用程序的性能。

JVM其实就是操作系统上的一个普通程序（进程名叫java，这个程序可以解释执行class文件，系统中当前运行了多少个java程序就会有多少个java进程）。

当Java进程启动时会首先分配一块堆内存（最小内存），以后每当java程序要求JVM（java进程）分配内存时，JVM就会在预先分配的那块内存上为java程序分配内存，当预先分配的那块内存用完时，JVM会再向操作系统要内存（物理内存），但是JVM不会无限制的向操作系统要内存，当它占用的实际内存达到一个预定值（最大可用内存）时，如果Java程序还向JVM要内存，并且JVM无法通过垃圾回收机制回收当前堆中的内存来为java程序服务时，它就会给程序抛出异常：java.lang.OutOfMemoryError。 
其中内存回收时机并不是在用掉内存达到最大可用内存时才进行，它的运行时机是不确定的。可见JVM的最大可用内存就是java程序能够使用的最大内存。 
例如： 
我们把某JAVA程序的JVM最大可用内存设为200M，而我们的物理内存是1G。 
这种情况下，我们的java程序最多能使用200M内存，虽然我们可能还有800M的内存可用，但是当我们的程序用掉200M后，如果再要内存，JVM不会因为我们还有800M的内存而为我们分配内存，它会抛出java.lang.OutOfMemoryError异常。

Runtime.getRuntime().totalMemory() ：返回 Java 虚拟机中的内存总量。 
Runtime.getRuntime().maxMemory()   ：返回 Java 虚拟机试图使用的最大内存量。 
Runtime.getRuntime().freeMemory()  ：返回 Java 虚拟机中的空闲内存量。 
单位是字节(Byte)

1024Byte(字节)=1KB 
1024KB=1MB 
1024MB=1GB 
1024GB=1TB

Tomcat服务器的例子：

1.java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

PermGen space的全称是Permanent Generation space，是指内存的永久保存区域OutOfMemoryError: PermGen space。从文字上看就是内存溢出，解决方法是加大内存。为什么会内存溢出，这是由于这块内存主要是被JVM存放Class和Meta信息的，Class在被Load的时候被放入PermGen space区域，它和存放Instance的Heap区域不同,GC(Garbage Collection)不会在主程序运行期对PermGen space进行清理，所以如果你的APP会LOAD很多CLASS的话，就很可能出现PermGen space错误。这种错误常见在web服务器对JSP进行pre compile的时候。如果你的WEB APP下都用了大量的第三方jar, 其大小超过了jvm默认的大小(4M)那么就会产生此错误信息了。

解决方法： 手动设置MaxPermSize大小

修改TOMCAT_HOME/bin/catalina.sh 
在“echo "Using CATALINA_BASE:    $CATALINA_BASE"”上面加入以下行： 
JAVA_OPTS="-server -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=128m

建议：将相同的第三方jar文件移置到tomcat/shared/lib目录下，这样可以达到减少jar 文档重复占用内存的目的。

2.java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

JVM堆的设置是指java程序运行过程中JVM可以调配使用的内存空间的设置。JVM在启动的时候会自动设置Heap size的值，其初始空间(即-Xms)是物理内存的1/64，最大空间(-Xmx)是物理内存的1/4。可以利用JVM提供的-Xmn -Xms -Xmx等选项可进行设置。Heap size 的大小是Young Generation 和Tenured Generaion 之和。在JVM中如果98％的时间是用于GC且可用的Heap size 不足2％的时候将抛出此异常信息。

解决方法：手动设置Heap size

修改TOMCAT_HOME/bin/catalina.sh 
在“echo "Using CATALINA_BASE:    $CATALINA_BASE”“上面加入以下行： 
JAVA_OPTS="-server -Xms800m -Xmx800m    -XX:MaxNewSize=256m"

提示：Heap Size 最大不要超过可用物理内存的80％，一般的要将-Xms和-Xmx选项设置为相同，而-Xmn为1/4的-Xmx值。

Tomcat默认可以使用的内存为128MB，在较大型的应用项目中，这点内存是不够的，需要调大。有以下几种方法可以选用：

第一种方法： 
Windows下，在文件/bin/catalina.bat，Unix下，在文件/bin/catalina.sh的前面，增加如下设置： 
JAVA_OPTS='-Xms【初始化内存大小】 -Xmx【可以使用的最大内存】' 
需要把这个两个参数值调大。例如： 
JAVA_OPTS='-Xms256m -Xmx512m' 
表示初始化内存为256MB，可以使用的最大内存为512MB。

第二种方法： 
环境变量中设     变量名：JAVA_OPTS     变量值：-Xms512m   -Xmx512m

第三种方法： 
前两种方法针对的是bin目录下有catalina.bat的情况（比如直接解压的Tomcat等），但是有些安装版的Tomcat下没有catalina.bat，这个时候可以采用如下方法，当然这个方法也是最通用的方法：打开tomcatHome/\bin/\tomcat5w.exe，点击Java选项卡，然后将会发现其中有这么两项：Initial memory pool和Maximum memory pool.Initial memory pool这个就是初始化设置的内存的大小。Maximum memory pool这个是最大内存的大小 设置完了就按确定然后再重启TOMCAT你就会发现tomcat中jvm可用的内存改变了

另外需要考虑的是Java提供的垃圾回收机制。虚拟机的堆大小决定了虚拟机花费在收集垃圾上的时间和频度。收集垃圾可以接受的速度与应用有关，应该通过分析实际的垃圾收集的时间和频率来调整。如果堆的大小很大，那么完全垃圾收集就会很慢，但是频度会降低。如果你把堆的大小和内存的需要一致，完全收集就很快，但是会更加频繁。调整堆大小的的目的是最小化垃圾收集的时间，以在特定的时间内最大化处理客户的请求。在基准测试的时候，为保证最好的性能，要把堆的大小设大，保证垃圾收集不在整个基准测试的过程中出现。 
如果系统花费很多的时间收集垃圾，请减小堆大小。一次完全的垃圾收集应该不超过 3-5 秒。如果垃圾收集成为瓶颈，那么需要指定代的大小，检查垃圾收集的详细输出，研究 垃圾收集参数对性能的影响。一般说来，你应该使用物理内存的 80% 作为堆大小。当增加处理器时，记得增加内存，因为分配可以并行进行，而垃圾收集不是并行的。

一个要注意的地方：建议把内存的最高值跟最低值的差值缩小，不然会浪费很多内存的， 最低值加大 ，最高值可以随便设，但是要根据实际的物理内存 ，如果内存设置太大了,比如设置了512M最大内存,但如果没有512M可用内存,Tomcat就不能启动，还有可能存在内存被系统回收，终止进程的情况。