透彻学习 JDK:堆、线程栈与永久代怎样区分

都叫内存不足,扩大堆却未必有效。

edyang · 2013-08-05

都叫内存不足,扩大堆却未必有效。排查 JVM 问题要先读异常类型和对应区域。

本文使用JDK 7,示例为方法体或类定义片段。源码学习需要区分语言规则、公共接口约定与某个版本的实现。本文把讨论范围固定在 Java 7,不把后续版本的集合结构或语法写进来。

1. 从现象推到机制

Java 7 的对象主要分配在堆,线程调用使用各自的虚拟机栈,类元数据涉及方法区及 HotSpot 的永久代实现。递归过深通常表现为栈溢出,持续增加类定义则可能触及永久代边界。

透彻学习 JDK:堆、线程栈与永久代怎样区分的处理、反馈与观察关系

图中的四个节点分别表示异常类型、内存区域、运行证据、原因验证。顺着实线检查输入如何变成输出,再沿虚线核对反馈条件。图示表达的是本文讨论的关系,不是实测曲线或现场截图。

2. 最小实现与输入条件

先收集启动参数、进程线程数和完整异常。用独立演示分别制造大对象保留与深递归,禁止在共享服务中进行破坏性实验。

1
2
3
java -Xms64m -Xmx64m Demo
jstat -gc <pid> 1000 5
jstack <pid>

将片段放入独立的小工程,补齐 imports(导入声明)和调用入口。观察返回值、异常类型及对象状态;并发实验需要重复交错,单次没有出错不能证明线程安全。

3. 用对照区分原因

下表列出需要主动改变的条件。预期行为来自机制分析,复现时还需记录运行环境和原始输出,不能将预期当作已经测得的结果。

改变的条件 需要验证的行为
持续保留大量对象 堆使用量可能不断升高
递归无法终止 可能先出现栈溢出
创建大量线程 还可能耗尽本机线程资源

对照 1:持续保留大量对象

堆使用量可能不断升高。观察时记录垃圾回收后仍存活的对象。把这个条件与基准情形分开,有助于判断变化来自哪一层;若得到相反结果,应先核对前提,再修改实现。

对照 2:递归无法终止

可能先出现栈溢出。观察时记录重复的调用栈帧。把这个条件与基准情形分开,有助于判断变化来自哪一层;若得到相反结果,应先核对前提,再修改实现。

对照 3:创建大量线程

还可能耗尽本机线程资源。观察时记录线程总数与操作系统限制。把这个条件与基准情形分开,有助于判断变化来自哪一层;若得到相反结果,应先核对前提,再修改实现。

4. 适用条件与取舍

内存区域是定位入口,不是看到异常就调大参数的理由。必须区分合理工作集增长、对象泄漏和资源释放失败,再选择处理方法。

一次正常运行只覆盖了这组输入。继续扩展前,应把上面的异常对照保留下来,尤其关注“创建大量线程”这一分支。后续方案若改变了图中任意一处依赖,原来的判断就要重新验证,不能仅凭界面相似或返回值相同沿用结论。

同月延伸

参考资料

  1. Java SE 7 API 文档
  2. Java SE 7 语言规范