一、内存溢出
内存溢出（OutOfMemoryError）是指程序在运行时尝试分配内存，但由于没有足够的内存可用，Java 虚拟机（JVM）抛出了 OutOfMemoryError 错误。常见的内存溢出区域包括堆内存和永久代（在 Java 8 之后被元空间取代）。
1.导致的原因
导致内存溢出主要有以下几个原因：1. 堆内存溢出：创建大量对象，导致堆内存耗尽。2. 栈内存溢出：递归调用过深，导致栈内存耗尽。3. 永久代/元空间溢出：类加载过多，导致永久代/元空间耗尽。
下面我们用三个示例，分别展示了堆内存溢出、栈内存溢出和永久代/元空间溢出的情况：
(1) 堆内存溢出
如下示例代码，通过不断向 ArrayList 添加对象来耗尽堆内存。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class HeapMemoryOverflow {
public static void main(String[] args) {
List在运行上述 HeapMemoryOverflow 示例时，可能需要调整 JVM 参数以较小的堆大小运行，例如 -Xmx10m，以更快地观察到 OutOfMemoryError。
(2) 栈内存溢出
如下示例代码，通过递归调用一个没有终止条件的方法，导致栈内存溢出。
public class StackMemoryOverflow {
public static void main(String[] args) {
recursiveMethod();
}
public static void recursiveMethod() {
// 没有终止条件的递归调用
recursiveMethod();
}
}运行StackOverflowError代码，通常会很快发生栈内存溢出，因为默认的栈大小不大。
(3) 永久代/元空间溢出
在 Java 8 之前，永久代溢出可以通过动态生成大量类来模拟，Java 8 之后，永久代被元空间取代，以下是一个使用 CGLIB 动态生成类的示例，可能导致元空间溢出，需要添加 CGLIB 库依赖。
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;
import java.lang.reflect.Method;
public class MetaspaceOverflow {
public static void main(String[] args) {
while (true) {
Enhancer enhancer = new Enhancer();
enhancer.setSuperclass(DummyClass.class);
enhancer.setUseCache(false);
enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
@Override
public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
return proxy.invokeSuper(obj, args);
}
});
enhancer.create();
}
}
static class DummyClass {
}
}运行 MetaspaceOverflow 示例时，可以使用 JVM 参数 -XX:MaxMetaspaceSize=10m 来限制元空间大小，以更快地观察到溢出。
2.解决方法
在这里，我们只是给了一个大的思路，关于内存溢出的排查工作也是一个很重要的知识点，我们会在后面的文章中去详细介绍。
- 增加内存：调整 JVM 参数增加堆内存大小，如 -Xmx。
- 优化代码：减少不必要的对象创建，优化数据结构。
- 检查递归：避免过深的递归调用。
- 监控和分析：使用工具如 JVisualVM、JProfiler 分析内存使用情况。
二、内存泄漏
内存泄漏（Memory Leak）是指程序中存在一些对象，它们不再被使用，但由于仍然被引用，垃圾回收器无法回收这些对象。因此，随着时间的推移，内存泄漏会导致可用内存逐渐减少，最终可能导致内存溢出。
1.导致的原因
导致内存泄漏主要有以下几个原因：
- 静态集合类：使用 static 修饰的集合类持有对象引用，因为静态集合的生命周期和 JVM 一致，所以静态集合引用的对象不能被释放。
- 监听器和回调：注册的监听器或回调未被移除。
- 长生命周期对象持有短生命周期对象：长生命周期对象不当持有短生命周期对象的引用。
下面我们用三个示例，分别展示了内存泄漏可能发生的场景：
(1) 静态集合类导致的内存泄漏
静态集合类持有对象引用，导致这些对象无法被垃圾回收。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class StaticCollectionLeak {
// 静态集合持有对象引用
private static List(2) 监听器和回调未被移除
注册的监听器或回调未被移除，导致内存泄漏。
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class ListenerLeak {
private List listeners = new ArrayList<>();
public void addListener(EventListener listener) {
listeners.add(listener);
}
public void triggerEvent() {
for (EventListener listener : listeners) {
listener.onEvent();
}
}
public static void main(String[] args) {
ListenerLeak leakExample = new ListenerLeak();
// 匿名类创建的监听器对象
leakExample.addListener(new EventListener() {
@Override
public void onEvent() {
System.out.println("Event triggered");
}
});
// 假设在某个时候不再需要监听器，但未移除
// listeners.remove(listener); // 应该移除不需要的监听器
}
}
interface EventListener {
void onEvent();
} (3) 长生命周期对象持有短生命周期对象
长生命周期对象不当持有短生命周期对象的引用，导致短生命周期对象无法被回收。
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class LongLifeCycleLeak {
private static Map cache = new HashMap<>();
public static void main(String[] args) {
while (true) {
// 短生命周期对象
byte[] data = new byte[1024 * 1024]; // 1MB
// 长生命周期对象持有短生命周期对象的引用
cache.put(String.valueOf(System.nanoTime()), data);
// 需要定期移除不再需要的数据，否则会导致内存泄漏
// cache.clear(); // 应该在适当时机清理缓存
}
}
} 2.解决方法
在这里，我们只是给了一个大的思路，关于内存泄漏的排查工作也是一个很重要的知识点，我们会在后面的文章中去详细介绍。
- 及时释放引用：确保不再使用的对象引用被清除。
- 使用弱引用：对缓存或非关键对象使用 WeakReference。比如 ThreadLocal 的弱引用会导致内存泄漏，因此使用完 ThreadLocal 一定要记得使用 remove 方法来进行清除。
- 正确管理生命周期：特别是监听器和回调，确保在不需要时移除。
3.示例代码
下面示例代码，用于测试内存泄漏。
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class MemoryLeakExample {
private static Map map = new HashMap<>();
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
map.put(i, "value" + i);
}
}
} 在上面的代码中，如果 map 是一个长期存在的静态变量，并且没有及时清理，则可能导致内存泄漏。
三、对比
关于内存溢出和内存泄漏的比较如下：
- 触发时机：内存溢出通常在内存耗尽时立即触发，而内存泄漏可能在一段时间后逐渐显现。
- 影响范围：内存溢出会立即影响程序的可用性，而内存泄漏通常是一个逐步积累的问题。
- 检测难度：内存溢出较容易检测，而内存泄漏往往需要深入分析和调试。
- 解决复杂度：内存溢出的解决相对简单，通常通过优化内存使用或增加内存即可。而内存泄漏的解决需要识别并清理不必要的引用，可能涉及更复杂的代码重构。
四、总结
本文，我们分析了Java的内存溢出和内存泄漏并且应示例展示了它们导致的原因，应该说它们是比较常见的内存管理问题，如果在生产环境出现也是比较头疼的问题。所以在日常开发中，我们一定要注意自己的代码风格和代码质量，尽量避免这些问题的发生。
