Java中内存溢出和内存泄露详解

article/2025/9/15 7:39:46

1、内存溢出(OOM)

在程序中导致程序崩溃的两种原因有:

①、空指针、下标越界等异常,这类问题主要原因是因为代码写的有问题

②、还有一类问题是,代码看着也没有问题,在进行GC时,回收也没有空出足够的空间,报了一个OOM。

在JDK每个新版本新特性中多多少少的都会提到GC相关的内容,正是因为官方对GC的注重,GC的性能也是越来越好,到目前为止,一般情况下,除非应用程序占用的内存增长速度非常快,造成垃圾回收已经跟不上内存消耗的速度,否则不太容易出现OOM的情况(这也是我们优化GC的重要关注点之一)。

大多数情况下,GC会进行各种年龄段的垃圾回收,实在不行了就放大招,来一次独占式的Full GC操作,这时候会回收大量的内存,供应用程序继续使用。

JavaDoc中对OutOfMemoryError的解释是,没有空闲内存,并且垃圾收集器也无法提供更多内存。

Java虚拟机中内存不够的原因,一般有以下几点

①、 Java虚拟机的堆内存设置不够。
比如:可能存在内存泄漏问题;也很有可能就是堆的大小不合理,比如我们要处理比较可观的数据量,但是没有显式指定JVM堆大小或者指定数值偏小。我们可以通过参数-Xms 、-Xmx来调整。

②、代码中创建了大量大对象,并且长时间不能被垃圾收集器收集(存在被引用)
对于老版本的Oracle JDK,因为永久代的大小是有限的,并且JVM对永久代垃圾回收(如,常量池回收、卸载不再需要的类型)非常不积极,所以当我们不断添加新类型的时候,永久代出现OutOfMemoryError也非常多见,尤其是在运行时存在大量动态类型生成的场合;类似intern字符串缓存占用太多空间,也会导致OOM问题。对应的异常信息,会标记出来和永久代相关:“java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space"。


随着元数据区的引入,方法区内存已经不再那么窘迫,所以相应的ooM有所改观,出现OOM,异常信息则变成了:“java.lang.OutofMemoryError:Metaspace"。直接内存不足,也会导致OOM。

这里面隐含着一层意思是,在抛出OutOfMemoryError之前,通常垃圾收集器会被触发,尽其所能去清理出空间,如果清理出的空间足够,则不会报出OOM,否则报出OOM。

  • 例如:在引用机制分析中,涉及到JVM会去尝试回收软引用指向的对象等。

  • 在java.nio.BIts.reserveMemory()方法中,我们能清楚的看到,System.gc()会被调用,以清理空间。

当然,也不是在任何情况下垃圾收集器都会被触发的

  • 比如,我们去分配一个超大对象,类似一个超大数组超过堆的最大值,JVM可以判断出垃圾收集并不能解决这个问题,所以直接抛出OutOfMemoryError。

2、内存泄露

内存泄露也称作“存储渗漏”。严格来说,只有对象不会再被程序用到了,但是GC又不能回收他们的情况,才叫内存泄漏。

但实际情况很多时候一些不太好的实践(或疏忽)会导致对象的生命周期变得很长甚至导致00M,也可以叫做宽泛意义上的“内存泄漏”。

尽管内存泄漏并不会立刻引起程序崩溃,但是一旦发生内存泄漏,程序中的可用内存就会被逐步蚕食,直至耗尽所有内存,最终出现OutOfMemory异常,导致程序崩溃。

注意,这里的存储空间并不是指物理内存,而是指虚拟内存大小,这个虚拟内存大小取决于磁盘交换区设定的大小。

内存泄露场景:

①、静态集合类

public class StaticCollectionClass {private static List<String> list = new ArrayList<>();public static void add(String s) {list.add(s);}public static List<String> getList() {return list;}
}

上面这个类中的 list 是静态的,也就是说只会被实例化一次。如果在 list 中添加元素,但没有及时清空,那么这些对象将一直存在于内存中,导致内存泄漏。

解决方法:在适当的时候清空集合或者使用弱引用。

②、没有关闭文件或数据库连接

public class FileOrDbClass {public static void readFile(String fileName) throws IOException {BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(fileName));String line;while ((line = br.readLine()) != null) {System.out.println(line);}br.close();}public static void getConnection() throws SQLException {Connection conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost/test?" +"user=monty&password=greatsqldb");// 执行操作conn.close();}
}

上述代码中,readFile 方法没有关闭 BufferedReader,而 getConnection 方法也没有关闭 Connection。如果这些资源没有被适当地关闭,它们将一直存在于内存中。

解决方法:使用 try-with-resources 语句关闭资源。

③、匿名内部类

匿名内部类可能导致内存泄漏的原因是,它通常会持有外部类的引用,并且可能会长时间保持这些引用而不释放,这样就会造成内存泄漏。为了证明这一点,如下代码:

public class AnonymousClassDemo {private static Object obj;public static void main(String[] args) {for (int i = 0; i < 10000; i++) {obj = new Object() {@Overrideprotected void finalize() throws Throwable {System.out.println("Finalize method called");}};}obj = null;System.gc();System.out.println("Finish");}
}

在上面的代码中,创建了10000个匿名内部类对象,并在匿名内部类中重写了 finalize() 方法,以便在垃圾回收器对这些对象进行垃圾回收时输出一条消息。然后,将 obj 设置为 null,并请求垃圾回收器进行垃圾回收。

如果匿名内部类并不导致内存泄漏,那么所有的匿名内部类对象应该都会被垃圾回收器回收,并输出一条消息。但是实际情况并非如此,运行上述代码,会发现程序并没有打印出足够条数的信息。这表明,匿名内部类对象被持续引用而无法被垃圾回收器回收,从而导致内存泄漏。

运行结果:

需要注意的是,这只是一种可能导致匿名内部类对象引起内存泄漏的情况。在实际的应用程序中,内存泄漏可能还会受到其他因素的影响,比如匿名内部类中引用的其他对象是否及时释放等。因此,在编写应用程序时,应该时刻关注内存泄漏的问题,并注意及时释放不再使用的对象。


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