JVM内存溢出及合理配置

本文内容摘自：「Tomcat中JVM内存溢出及合理配置」，并补充了自己实际应用情景！

Tomcat本身不能直接在计算机上运行，需要依赖于硬件基础之上的操作系统和一个Java虚拟机。Tomcat的内存溢出本质就是JVM内存溢出，所以在本文开始时，应该先对Java JVM有关内存方面的知识进行详细介绍。

一、Java JVM内存介绍

JVM管理两种类型的内存，堆和非堆。
按照官方的说法：“Java 虚拟机具有一个堆，堆是运行时数据区域，所有类实例和数组的内存均从此处分配。堆是在 Java 虚拟机启动时创建的”。“在JVM中堆之外的内存称为非堆内存(Non-heap memory)”。简单来说堆就是Java代码可及的内存，是留给开发人员使用的；非堆就是JVM留给自己用的，所以方法区、JVM内部处理或优化所需的内存(如JIT编译后的代码缓存)、每个类结构(如运行时常数池、字段和方法数据)以及方法和构造方法的代码都在非堆内存中，它和堆不同，运行期内GC不会释放其空间。

(1)堆内存分配
JVM初始分配的内存由-Xms指定，默认是物理内存的1/64；JVM最大分配的内存由-Xmx指 定，默认是物理内存的1/4。默认空余堆内存小于 40%时，JVM就会增大堆直到-Xmx的最大限制；空余堆内存大于70%时，JVM会减少堆直到-Xms的最小限制。因此服务器一般设置-Xms、 -Xmx相等以避免在每次GC 后调整堆的大小。可以利用JVM提供的-Xmn -Xms -Xmx等选项可进行堆内存设置，一般的要将-Xms和-Xmx选项设置为相同，而-Xmn为1/4的-Xmx值，建议堆的最大值设置为可用内存的最大值的80%。

初始化堆的大小是JVM在启动时向系统申请的内存的大小。一般而言，这个参数不重要。但是有的应用程序在大负载的情况下会急剧地占用更多的内存，此时这个参数就是显得非常重要，如果JVM启动时设置使用的内存比较小而在这种情况下有许多对象进行初始化，JVM就必须重复地增加内存来满足使用。由于这种原因，我们一般把-Xms和-Xmx设为一样大，而堆的最大值受限于系统使用的物理内存。一般使用数据量较大的应用程序会使用持久对象，内存使用有可能迅速地增长。当应用程序需要的内存超出堆的最大值时JVM就会提示内存溢出，并且导致应用服务崩溃。所以，如果Xms超过了Xmx值，或者堆最大值和非堆最大值的总和超过了物理内存或者操作系统的最大限制都会引起服务器启动不起来。

(2)非堆内存分配
也叫永久保存的区域，用于存放Class和Meta信息,Class在被Load的时候被放入该区域。它和存放类实例(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。JVM使用-XX:PermSize设置非堆内存初始值，默认是物理内存的1/64；由XX:MaxPermSize设置最大非堆内存的大小，默认是物理内存的1/4。 GC不会对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。

(3)JVM内存限制(最大值)
首先JVM内存限制于实际的最大物理内存（废话！，呵呵），假设物理内存无限大的话，JVM内存的最大值跟操作系统有很大的关系。简单的说就32位处理器虽然可控内存空间有4GB,但是具体的操作系统会给一个限制，这个限制一般是2GB-3GB（一般来说Windows系统下为1.5G-2G，Linux系统 下为2G-3G），而64bit以上的处理器就不会有限制了。

二、3种内存溢出异常介绍

(1)OutOfMemoryError： Java heap space 堆溢出

内存溢出主要存在问题就是出现在这个情况中。当在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。

(2)OutOfMemoryError： PermGen space 非堆溢出（永久保存区域溢出）

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。如果web app用了大量的第三方jar或者应用有太多的class文件而恰好MaxPermSize设置较小，超出了也会导致这块内存的占用过多造成溢出，或者tomcat热部署时侯不会清理前面加载的环境，只会将context更改为新部署的，非堆存的内容就会越来越多。

(3) OutOfMemoryError： unable to create new native thread. 无法创建新的线程

这种现象比较少见，也比较奇怪，主要是和jvm与系统内存的比例有关。这种怪事是因为JVM已经被系统分配了大量的内存（比如1.5G），并且它至少要占用可用内存的一半。

三、应用场景

我这里使用IntelliJ IDEA启动debug模式后，控制台提示：java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space，类似于这样的提示应该是非堆溢出，所以我在idea的设置里调整了非堆内存大小，具体操作为顶部菜单栏：RUN–>Edit Configurations，如下图：

然后将VM options增加如下内容：

-XX:PermSize=512m -XX:MaxPermSize=1024m

调整非堆内存后，就不提示内存错误了。