当 JVM内存严重不足时，就会抛出 java.lang.OutOfMemoryError错误。本文总结了常见的 OOM原因及其解决方法，如下图所示。如有遗漏或错误，欢迎补充指正。
一、Java heap space
Java heap space（堆内存溢出），当堆内存（ Heap Space）没有足够空间存放新创建的对象时，就会抛出 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space错误（根据实际生产经验，可以对程序日志中的 OutOfMemoryError配置关键字告警，一经发现，立即处理）。
1.1 原因分析
Java heap space错误产生的常见原因可以分为以下几类：
- 请求创建一个超大对象，通常是一个大数组。
- 超出预期的访问量/数据量，通常是上游系统请求流量飙升，常见于各类促销/秒杀活动，可以结合业务流量指标排查是否有尖状峰值。
- 过度使用终结器（
Finalizer），该对象没有立即被GC。 - 内存泄漏（
Memory Leak），大量对象引用没有释放，JVM无法对其自动回收，常见于使用了File等资源没有回收。
1.2 解决方案
针对大部分情况，通常只需要通过增加 -Xms（初始堆大小）和 -Xmx（最大堆大小）参数的大小来调高 JVM堆内存空间即可。如： set JAVA_OPTS= -Xms1024m -Xmx1024m（ -Xms和 -Xmx设置一样，是因为防止内存抖动）。如果仍然没有解决，可以参考以下情况做进一步处理：
- 如果是超大对象，可以检查其合理性，比如是否一次性查询了数据库全部结果，而没有做结果数限制。
- 如果是业务峰值压力，可以考虑添加机器资源，或者做限流降级。
- 如果是内存泄漏，需要找到持有的对象，修改代码设计，比如关闭没有释放的连接。
二、GC overhead limit exceeded
当 Java进程花费 98%以上的时间执行 GC，但只恢复了不到 2%的内存，且该动作连续重复了 5次，就会抛出 java.lang.OutOfMemoryError：GC overhead limit exceeded错误。简单地说，就是应用程序已经基本耗尽了所有可用内存， GC也无法回收。
此类问题的原因与解决方案跟 Java heap space非常类似，可以参考上文。
三、Permgen space
Permgen space（方法区内存溢出），该错误表示永久代（ Permanent Generation）已用满，通常是因为加载的 class数目太多或体积太大。
3.1 原因分析
永久代存储对象主要包括以下几类：
- 加载/缓存到内存中的
class定义，包括类的名称，字段，方法和字节码； - 常量池；
- 对象数组/类型数组所关联的
class； JIT编译器优化后的class信息。
PermGen的使用量与加载到内存的 class的数量/大小正相关。
3.2 解决方案
根据 Permgen space报错的时机，可以采用不同的解决方案，如下所示：
- 程序启动报错，修改
-XX:MaxPermSize启动参数，调大永久代空间。 - 应用重新部署时报错，很可能是没有应用没有重启，导致加载了多份
class信息，只需重启JVM即可解决。 - 运行时报错，应用程序可能会动态创建大量
class，而这些class的生命周期很短暂，但是JVM默认不会卸载class，可以设置-XX:+CMSClassUnloadingEnabled和-XX:+UseConcMarkSweepGC这两个参数允许JVM卸载class。
如果上述方法无法解决，可以通过 jmap命令 dump内存对象 jmap -dump:format=b,file=dump.hprof <process-id></process-id>，然后利用Eclipse MAT功能逐一分析开销最大的 classloader和重复 class。
JDK 1.8使用 Metaspace替换了永久代（ Permanent Generation），该错误表示 Metaspace已被用满，通常是因为加载的 class数目太多或体积太大。
此类问题的原因与解决方法跟 Permgen space非常类似，可以参考上文。需要特别注意的是调整 Metaspace空间大小的启动参数为 -XX:MaxMetaspaceSize。
五、Unable to create new native thread
每个 Java线程都需要占用一定的内存空间，当 JVM向底层操作系统请求创建一个新的 native线程时，如果没有足够的资源分配就会报此类错误。
5.1 原因分析
JVM向 OS请求创建 native线程失败，就会抛出 Unable to create new native thread，常见的原因包括以下几类：
- 线程数超过操作系统最大线程数
ulimit限制。 - 线程数超过
kernel.pid_max（只能重启）。 native内存不足。
该问题发生的常见过程主要包括以下几步：
JVM内部的应用程序请求创建一个新的Java线程；JVM native方法代理了该次请求，并向操作系统请求创建一个native线程；- 操作系统尝试创建一个新的
native线程，并为其分配内存； - 如果操作系统的虚拟内存已耗尽，或是受到
32位进程的地址空间限制，操作系统就会拒绝本次native内存分配； JVM将抛出java.lang.OutOfMemoryError: Unable to create new native thread错误。
5.2 解决方案
- 升级配置，为机器提供更多的内存；
- 降低
Java Heap Space大小； - 修复应用程序的线程泄漏问题；
- 限制线程池大小；
- 使用
-Xss参数减少线程栈的大小； - 调高
OS层面的线程最大数：执行ulimia -a查看最大线程数限制，使用ulimit -u xxx调整最大线程数限制。
ulimit -a
.... 省略部分内容 .....
max user processes (-u) 16384
六、Out of swap space
该错误表示所有可用的虚拟内存已被耗尽。
虚拟内存（ Virtual Memory）由物理内存（ Physical Memory）和交换空间（ Swap Space）两部分组成。当运行时程序请求的虚拟内存溢出时就会报 Out of swap space错误。
6.1 原因分析
该错误出现的常见原因包括以下几类：
- 地址空间不足；
- 物理内存已耗光；
- 应用程序的本地内存泄漏（
native leak），例如不断申请本地内存，却不释放。 - 执行
jmap -histo:live <pid></pid>命令，强制执行Full GC；如果几次执行后内存明显下降，则基本确认为Direct ByteBuffer问题。
6.2 解决方案
根据错误原因可以采取如下解决方案：
- 升级地址空间为
64bit； - 使用Arthas检查是否为
Inflater/Deflater解压缩问题，如果是，则显式调用end方法。 Direct ByteBuffer问题可以通过启动参数-XX:MaxDirectMemorySize调低阈值。- 升级服务器配置/隔离部署，避免争用。
七、Kill process or sacrifice child
有一种内核作业（ Kernel Job）名为 Out of Memory Killer，它会在可用内存极低的情况下”杀死”（ kill）某些进程。 OOM Killer会对所有进程进行打分，然后将评分较低的进程”杀死”，具体的评分规则可以参考Surviving the Linux OOM Killer。
不同于其他的 OOM错误， Kill process or sacrifice child错误不是由 JVM层面触发的，而是由操作系统层面触发的。
7.1 原因分析
默认情况下， Linux内核允许进程申请的内存总量大于系统可用内存，通过这种”错峰复用”的方式可以更有效的利用系统资源。
然而，这种方式也会无可避免地带来一定的”超卖”风险。例如某些进程持续占用系统内存，然后导致其他进程没有可用内存。此时，系统将自动激活 OOM Killer，寻找评分低的进程，并将其”杀死”，释放内存资源。
7.2 解决方案
- 升级服务器配置/隔离部署，避免争用。
OOM Killer调优。
八、Requested array size exceeds VM limit
JVM限制了数组的最大长度，该错误表示程序请求创建的数组超过最大长度限制。
JVM在为数组分配内存前，会检查要分配的数据结构在系统中是否可寻址，通常为 Integer.MAX_VALUE - 2。
此类问题比较罕见，通常需要检查代码，确认业务是否需要创建如此大的数组，是否可以拆分为多个块，分批执行。
九、Direct buffer memory
Direct buffer memory（堆外内存）， Java允许应用程序通过 Direct ByteBuffer直接访问堆外内存，许多高性能程序通过 Direct ByteBuffer结合内存映射文件（ Memory Mapped File）实现高速 IO。
9.1 原因分析
Direct ByteBuffer的默认大小为 64MB，一旦使用超出限制，就会抛出 Direct buffer memory错误。
9.2 解决方案
Java只能通过ByteBuffer.allocateDirect方法使用Direct ByteBuffer，因此，可以通过Arthas等在线诊断工具拦截该方法进行排查。- 检查是否直接或间接使用了
NIO，如netty，jetty等。 - 通过启动参数
-XX:MaxDirectMemorySize调整Direct ByteBuffer的上限值。 - 检查
JVM参数是否有-XX:+DisableExplicitGC选项，如果有就去掉，因为该参数会使System.gc()失效。 - 检查堆外内存使用代码，确认是否存在内存泄漏；或者通过反射调用
sun.misc.Cleaner的clean()方法来主动释放被Direct ByteBuffer持有的内存空间。 - 内存容量确实不足，升级配置。
参考文章
Original: https://www.cnblogs.com/ciel717/p/16185066.html
Author: 夏尔_717
Title: 系统稳定性—OutOfMemoryError常见原因及解决方法
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