实战Java虚拟机之一“堆溢出处理”

从今天开始，我会发5个关于java虚拟机的小系列：

• 实战Java虚拟机之一“堆溢出处理”
• 实战Java虚拟机之二“虚拟机的工作模式”
• 实战Java虚拟机之三“G1的新生代GC”
• 实战Java虚拟机之四“禁用System.gc()”
• 实战Java虚拟机之五“开启JIT编译”

下面说说【实战Java虚拟机之一“堆溢出处理”】

在Java程序的运行过程中，如果堆空间不足，则有可能抛出内存溢出错误（Out Of Memory），简称为OOM。如下文字显示了典型的堆内存溢出：

1. Exception in thread “main” java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
2. at geym.zbase.ch3.heap.DumpOOM.main(DumpOOM.java:20)

一旦发生这类问题，系统就会被迫退出。如果发生在生产环境，可能会引起严重的业务中断。为了能够不断改善系统，避免或减少这类错误的发生，需要在发生错误时，获得尽可能多的现场信息，以帮助研发人员排查现场问题。Java虚拟机提供了参数-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError，使用该参数，可以在内存溢出时导出整个堆信息。和它配合使用的还有-XX:HeapDumpPath，可以指定导出堆的存放路径。

【示例3-4】以下代码合计分配了25M内存空间。

1. public class DumpOOM {
2. public static void main(String[] args) {
3. Vector v=new Vector();
4. for(int i=0;i<25;i++)
5. v.add(new byte[1*1024*1024]);
6. }
7. }

使用如下参数执行上述代码：

-Xmx20m -Xms5m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=d:/a.dump

显然20M堆空间不足以容纳25M内存，系统比如发生内存溢出，在发生错误后，控制台输出如下：

1. java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
2. Dumping heap to d:/a.dump …
3. Heap dump file created [23067302 bytes in 0.160 secs]
4. Exception in thread “main” java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
5. at geym.zbase.ch3.heap.DumpOOM.main(DumpOOM.java:19)

可以看到，虚拟机将当前的堆导出，并保存到D:/a.dump文件下。使用MAT等工具打开该文件进行分析，如图所示，可以很容易地找到这些byte数组和保存它们的Vector对象实例。有关MAT等工具的使用，可以参阅《实战Java虚拟机-jvm故障诊断与性能优化》第7章。

除了在发生OOM时可以导出堆信息外，虚拟机还允许在发生错误时执行一个脚本文件。该文件可以用于奔溃程序的自救、报警或者通知，也可以帮助开发人员获得更多的系统信息，如完整的线程转存（即Thread Dump或者Core Dump）文件。

这里给出一个在发生OOM时导出线程转存的例子。准备printstack.bat脚本如下：

D:/tools/jdk1.7_40/bin/jstack -F %1 > D:/a.txt

以上脚本将会导出给定Java虚拟机进程的线程信息，并保存在D:/a.txt文件中。

使用如下参数执行上述代码：

-Xmx20m -Xms5m  “-XX:OnOutOfMemoryError=D:/tools/jdk1.7_40/bin/printstack.bat %p”  -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=d:/a.dump

在程序异常退出时，系统D盘下会生成新文件a.txt，里面保存着线程转存信息。本例中，文件路径“D:/tools/jdk1.7_40”为笔者的JDK按照目录，读者可以替换成自己的JAVA_HOME目录，进行尝试。

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