OOM和JVM配置优化

OOM这个缩写就是Java程序开发过程中让人最头痛的问题：Out of Memory。在很多开发人员的开发过程中，或多或少的都会遇到这类问题，这类问题定位比较困难，往往需要根据经验来判断可能出现问题的代码。原因主要是两个：对象没有被释放（多种情况引起，往往是比较隐蔽的引用导致被Hold而无法被回收）。另一种就是真的Memory不够用了，需要增加JVM的Heap来满足应用程序的需求。最近有同事发的关于解决OOM的问题，让我了解了原来OOM除了在JVM Heap不够时会发生，在Native Heap不够的时候也会发生，同时JVM Heap和Native Heap存在着相互影响和平衡的关系，因此就仔细的去看了关于OOM和JVM配置优化的内容。

OOM

在其他语言类似于C,Delphi等等由于内存都是由自己分配和管理，因此内存泄露的问题比较常见，同时也是很头痛的一件事情。而Java的对象生命周期管理都是JVM来做的，简化了开发人员的非业务逻辑的处理，但是这种自动管理回收机制也是基于一些规则的，而违背了这些规则的时候，就会造成所谓的“Memory Leak”。

OOM(Java Heap)

错误提示：java.lang.OutOfMemoryError。

这类OOM是由于JVM分配的给应用的Heap Memory已经被耗尽，可能是因为应用在高负荷的情况下的却需要很大的内存，因此可以通过修改JVM参数来增加Java Heap Memory（不过也不能无限制增加，后面那种OOM有可能就是因为这个原因而产生）。另一种情况是因为应用程序使用对象或者资源没有释放，导致内存消耗持续增加，最后出现OOM，这类问题引起的原因往往是应用已不需要的对象还被其他有效对象所引用，那么就无法释放，可能是业务代码逻辑造成的（异常处理不够例如IO等资源），也可能是对于第三方开源项目中资源释放了解不够导致使用以后资源没有释放（例如JDBC的ResultSet等）。

几个容易出现问题的场景：

1．应用的缓存或者Collection：如果应用要缓存Java对象或者是在一个Collection中保存对象，那么就要确定是否会有大量的对象存入，要做保护，以防止在大数据量下大量内存被消耗，同时要保证Cache的大小不会无限制增加。

2．生命周期较长的对象：尽量简短对象的生命周期，现在采用对象的创建释放代价已经很低，同时作了很好的优化，要比创建一个对象长期反复使用要好。如果能够设置超时的情景下，尽量设置超时。

3．类似于JDBC的Connection Pool，在使用Pool中的对象以后需要释放并返回，不然就会造成Pool的不断增大，在其他Pool中使用也是一样。同样ResultSet，IO这类资源的释放都需要注意。

解决的方法就是查找错误或者是增加Java Heap Memory。对于此类问题检测工具相当多，这里就不做介绍了。

OOM(Native Heap)

错误提示：requested XXXX bytes for ChunkPool::allocate. Out of swap space。

Native Heap Memory是JVM内部使用的Memory，这部分的Memory可以通过JDK提供的JNI的方式去访问，这部分Memory效率很高，但是管理需要自己去做，如果没有把握最好不要使用，以防出现内存泄露问题。JVM 使用Native Heap Memory用来优化代码载入（JTI代码生成），临时对象空间申请，以及JVM内部的一些操作。这次同事在压力测试中遇到的问题就是这类OOM，也就是这类Memory耗尽。同样这类OOM产生的问题也是分成正常使用耗尽和无释放资源耗尽两类。无释放资源耗尽很多时候不是程序员自身的原因，可能是引用的第三方包的缺陷，例如很多人遇到的Oracle 9 JDBC驱动在低版本中有内存泄露的问题。要确定这类问题，就需要去观察Native Heap Memory的增长和使用情况，在服务器应用起来以后，运行一段时间后JVM对于Native Heap Memory的使用会达到一个稳定的阶段，此时可以看看什么操作对于Native Heap Memory操作频繁，而且使得Native Heap Memory增长，对于Native Heap Memory的情况我还没有找到办法去检测，现在能够看到的就是为JVM启动时候增加-verbose:jni参数来观察对于Native Heap Memory的操作。另一种情况就是正常消耗Native Heap Memory，对于Native Heap Memory的使用主要取决于JVM代码生成，线程创建，用于优化的临时代码和对象产生。当正常耗尽Native Heap Memory时，那么就需要增加Native Heap Memory，此时就会和我们前面提到增加java Heap Memory的情况出现矛盾。

应用内存组合

对于应用来说，可分配的内存受到OS的限制，不同的OS对进程所能访问虚拟内存地址区间直接影响对于应用内存的分配，32位的操作系统通常最大支持4G的内存寻址，而Linux一般为3G，Windows为2G。然而这些大小的内存并不会全部给JVM的Java Heap使用，它主要会分成三部分：Java Heap，Native Heap，载入资源和类库等所占用的内存。那么由此可见，Native Heap和 Java Heap大小配置是相互制约的，哪一部分分配多了都可能会影响到另外一部分的正常工作，因此如果通过命令行去配置，那么需要确切的了解应用使用情况，否则采用默认配置自动监测会更好的优化应用使用情况。

同样要注意的就是进程的虚拟内存和机器的实际内存还是有区别的，对于机器来说实际内存以及硬盘提供的虚拟内存都是提供给机器上所有进程使用的，因此在设置JVM参数时，它的虚拟内存绝对不应该超过实际内存的大小。

待续……

一、预备知识—程序的内存分配 
一个由C/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分 
1、栈区（stack）— 由编译器自动分配释放 ，存放函数的参数值，局部变量的值等。其 
操作方式类似于数据结构中的栈。 
2、堆区（heap） — 一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回 
收 。注意它与数据结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表，呵呵。 
3、全局区（静态区）（static）—，全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的 
全局变量和静态变量在一块区域， 未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另 
一块区域。 - 程序结束后由系统释放。 
4、文字常量区 —常量字符串就是放在这里的。 程序结束后由系统释放 
5、程序代码区—存放函数体的二进制代码。

2.7小结： 
堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出： 
使用栈就象我们去饭馆里吃饭，只管点菜（发出申请）、付钱、和吃（使用），吃饱了就 
走，不必理会切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作，他的好处是快捷，但是自 
由度小。 
使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由 
度大。 (经典！)