java.lang.OutOfMemoryError 有 9 种类型，每种类型都表示 Java 应用程序中与内存相关的独特问题。其中，有一个难以诊断的错误。在这篇文章中，我们将深入探讨此错误背后的根本原因，探索潜在的解决方案，并讨论解决此问题的有效诊断方法。让我们用知识和工具武装自己，以征服这个共同的对手。 java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace

一招教你如何解决 OutOfMemoryError：Metaspace_应用程序

JVM 内存区域

为了更好地理解 ，我们首先需要了解不同的 JVM 内存区域。这是一个视频剪辑，它很好地介绍了不同的 JVM 内存区域。但简而言之，JVM 具有以下内存区域：OutOfMemoryError

一招教你如何解决 OutOfMemoryError：Metaspace_java_02

图 1：JVM 内存区域

  1. 年轻一代： 新创建的应用程序对象存储在此区域中。
  2. 老一代： 生存期较长的应用程序对象将从 Young 代提升到 Old 代。基本上，此区域包含生存期较长的对象。
  3. 元空间： 执行程序所需的类定义、方法定义和其他元数据存储在 Metaspace 区域中。此区域是在 Java 8 中添加的。在此之前，元数据定义存储在 PermGen.从 Java 8 开始，PermGen 被 Metaspace 取代。
  4. 线程： 每个应用程序线程都需要一个线程堆栈。为线程堆栈分配的空间（包含方法调用信息和局部变量）存储在此区域中。
  5. 代码缓存： 存储方法的已编译本机代码（机器代码）以实现高效执行的内存区域存储在此区域中。
  6. 直接缓冲器： 现代框架（即 Spring WebClient）使用 ByteBuffer 对象进行高效的 I/O 操作。它们存储在此区域中。
  7. GC （垃圾回收）： 自动垃圾回收工作所需的内存存储在此区域中。
  8. JNI（Java 本机接口）： 用于与本机库交互的内存和用其他语言编写的代码存储在此区域中。
  9. 杂项： 有一些区域特定于某些 JVM 实现或配置，例如内部 JVM 结构或保留内存空间，它们被归类为“杂项”区域。

什么是 java.lang.OutOfMemoryError：元空间？

一招教你如何解决 OutOfMemoryError：Metaspace_应用程序_03


图 2：java.lang.OutOfMemoryError：元空间

对于大量的类定义，在比分配的 Metaspace 内存限制（即）的区域中创建的方法定义，JVM 将抛出 .Metaspace-XX:MaxMetaspaceSizejava.lang.OutOfMemoryError: Metaspace

是什么导致 java.lang.OutOfMemoryError： Metaspace？

java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace在以下情况下由 JVM 触发：

  1. 创建大量动态类：如果您的应用程序使用 Groovy 类型的脚本语言或 Java 反射在运行时创建新类
  2. 加载大量类： 要么您的应用程序本身有很多类，要么它使用了很多 3 个RDParty 库/框架，其中包含很多类。
  3. 加载大量类加载器： 您的应用程序正在加载大量类加载器。

OutOfMemoryError：Metaspace 的解决方案

以下是修复此错误的潜在解决方案：

  1. 增加 Metaspace 大小：如果由于加载的类数量增加而出现，则增加 JVM 的元空间大小（ 和 ）。此解决方案足以修复大多数错误，因为 Metaspace 区域中很少发生内存泄漏。OutOfMemoryError-XX:MetaspaceSize-XX:MaxMetaspaceSizeOutOfMemoryError: Metaspace
  2. 修复内存泄漏：使用本文中给出的方法分析应用程序中的内存泄漏。确保在不再需要类定义时正确取消引用类定义，以允许对它们进行垃圾回收。

生成 OutOfMemoryError 的示例程序：Metaspace

为了更好地理解 ，让我们尝试模拟它。让我们利用 BuggyApp，一个简单的开源混沌工程项目。BuggyApp 可以生成各种性能问题，例如 Memory Leak、Thread Leak、Deadlock、多线程等。下面是 BuggyApp 项目中的 Java 程序，它在执行时进行模拟。java.lang.OutOfMemoryError: MetaspaceBLOCKEDjava.lang.OutOfMemoryError: Metaspace

import java.util.UUID; import javassist.ClassPool; 
public class OOMMetaspace {              public static void main(String[] args) throws Exception {                        ClassPool classPool = ClassPool.getDefault();                         while (true) {                               // Keep creating classes dynamically!                              String className = "com.buggyapp.MetaspaceObject" + UUID.randomUUID();                             classPool.makeClass(className).toClass();                }        } }

在上面的程序中，该方法包含一个无限循环。在循环中，线程使用开源库 javassist 创建名称以 .此程序生成的类名将如下所示：.当创建如此多的此类动态类时，Metaspace 内存区域将达到其极限，JVM 将抛出 .OOMMetaspace’ class’s ‘main()while (true)com.buggyapp.MetaspaceObjectcom.buggyapp.MetaspaceObjectb7a02000-ff51-4ef8-9433-3f16b92bba78java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace

如何排查 OutOfMemoryError：Metaspace 问题

要诊断 ，我们需要检查 Metaspace 区域的内容。检查内容后，您可以找出应用程序代码的泄漏区域。这是一篇博客文章，其中描述了检查 Metaspace 区域内容的几种不同方法。您可以选择适合您要求的方法。我最喜欢的选项是：OutOfMemoryError: Metaspace

1. -verbose：类

如果您在 Java 版本 8 或更低版本上运行，则可以使用此选项。在启动期间将选项传递给应用程序时，它将打印加载到内存中的所有类。加载的类将打印在标准错误流中（即，如果您没有将错误流路由到日志文件，则为 console）。-verbose:class

例：

java {app_name} -verbose:class

当我们将标志传递给上述程序时，在控制台中，我们开始看到要打印的以下行：-verbose:class

[Loaded com.buggyapp.MetaspaceObjecta97f62c5-0f71-4702-8521-c312f3668f47 from __JVM_DefineClass__] [Loaded com.buggyapp.MetaspaceObject70967d20-609f-42c4-a2c4-b70b50592198 from __JVM_DefineClass__] [Loaded com.buggyapp.MetaspaceObjectf592a420-7109-42e6-b6cb-bc5635a6024e from __JVM_DefineClass__] [Loaded com.buggyapp.MetaspaceObjectdc7d12ad-21e6-4b17-a303-743c0008df87 from __JVM_DefineClass__] [Loaded com.buggyapp.MetaspaceObject01d175cc-01dd-4619-9d7d-297c561805d5 from __JVM_DefineClass__] [Loaded com.buggyapp.MetaspaceObject5519bef3-d872-426c-9d13-517be79a1a07 from __JVM_DefineClass__] [Loaded com.buggyapp.MetaspaceObject84ad83c5-7cee-467b-a6b8-70b9a43d8761 from __JVM_DefineClass__] [Loaded com.buggyapp.MetaspaceObject35825bf8-ff39-4a00-8287-afeba4bce19e from __JVM_DefineClass__] [Loaded com.buggyapp.MetaspaceObject665c7c09-7ef6-4b66-bc0e-c696527b5810 from __JVM_DefineClass__] [Loaded com.buggyapp.MetaspaceObject793d8aec-f2ee-4df6-9e0f-5ffb9789459d from __JVM_DefineClass__] :
:

这清楚地表明，带有前缀的类被如此频繁地加载到内存中。这是一个很好的线索/提示，可以让您知道应用程序中发生泄漏的位置。com.buggyapp.MetaspaceObject

2. -Xlog：类+加载

如果您在 Java 版本 9 或更高版本上运行，则可以使用此选项。在启动期间将选项传递给应用程序时，它将打印加载到内存中的所有类。加载的类将打印在您配置的文件路径中。-Xlog:class+load

例：

java {app_name} -Xlog:class+load=info:/opt/log/loadedClasses.txt

如果您仍然无法根据类名确定泄漏的来源，则可以通过从应用程序获取堆转储来进行深入研究。您可以使用本文中讨论的 8 个选项之一捕获堆转储。 您可以选择适合您需求的选项。捕获堆转储后，您需要使用 HeapHero、JHat 等工具来分析转储。

什么是堆转储？

Heap Dump 基本上是应用程序内存的快照。它包含有关内存中存在的对象和数据结构的详细信息。它将告诉内存中存在哪些对象、它们引用谁、谁在引用、其中存储的实际客户数据是什么、它们占用的大小、它们是否有资格进行垃圾回收等。它们提供了有关应用程序内存使用模式的宝贵见解，帮助开发人员识别和解决与内存相关的问题。

如何通过 Heap Dump 分析 Metaspace 内存泄漏

HeapHero 有两种模式：

  1. 云：您可以将转储上传到 HeapHero 云并查看结果。
  2. 本地：您可以在此处注册，在本地计算机上安装 HeapHero，然后进行分析。

    注意：我更喜欢使用该工具的本地安装，而不是使用云版本，因为堆转储往往包含敏感信息（例如 SSN、信用卡号、增值税等），并且我不希望在外部位置分析转储。

捕获堆转储后，我们从上述程序中将其上传到 HeapHero 工具。该工具分析了转储并生成了报告。在报告中，转到 'Histogram' 视图。此视图将显示加载到内存中的所有类。在此视图中，您会注意到带有前缀 的类。右键单击类名称旁边的 。然后单击下图所示。com.buggyapp.MetaspaceObject…List Object(s) with > incoming references



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图 3：显示内存中所有已加载类的直方图视图

完成后，该工具将显示此特定类的所有传入引用。这将显示这些类的原点，如下图所示。它将清楚地显示代码的哪一部分正在创建这些类定义。一旦我们知道代码的哪一部分正在创建这些类定义，那么解决问题就很容易了。

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