錢宇虹

摘要：Java程序運行時可能會遇到java.lang.OutOfMemoryError： PermGen space錯誤；JavaEE服務器（如tomcat、jboss等）在加載war包或ear包時也可能會出現(xiàn)這種錯誤，這些都是由于永久保存區(qū)域內(nèi)存不足導致的。本文分析了Java程序的運行機制和JVM的內(nèi)存結構，解釋了什么是permanent generation space，分析了PermGen space錯誤的常見原因，并給出避免這一錯誤的解決辦法。

關鍵詞：JVM； 類加載器； OutOfMemoryError：PermGen space

Java 程序的運行機制與普通程序，如C或C++ 程序的運行機制有很大的區(qū)別。

普通程序運行之前必須首先編譯成可執(zhí)行的二進制碼或機器碼。機器碼是與底層的硬件結構相關的，即使書寫源代碼的時候沒有利用平臺特定的擴展語言，如特定的文件訪問或圖形用戶界面，生成的機器碼仍然被綁定到一個特定的硬件平臺，從而只能運行在那個體系結構上，也就是說，為Sun工作站編譯的機器碼不能運行在PC機上，為PC機編譯的機器碼不能運行在蘋果機上，以此類推。

與此相反，Java源代碼不是為某種特定平臺編譯的，而是編譯成與平臺無關的字節(jié)碼（Byte Code），這種字節(jié)碼叫做Java Class（Java 類文件） 。在任何一種操作系統(tǒng)平臺上的字節(jié)碼都是一樣的，因此都可以在任何支持Java 虛擬機（JVM）的計算機上運行。JVM 直接受操作系統(tǒng)控制（而不是Java程序直接受操作系統(tǒng)控制），它負責將字節(jié)碼轉換成在特定平臺上能夠運行的機器碼。正是由于這個原因，Java做到了“write once， run anywhere”（書寫一次，到處運行）[1]。

運行Java程序時，首先需要由JVM把Java class加載到JVM里面。通常情況下，我們不會去關注JVM的內(nèi)部工作細節(jié)而只是直接拿來使用。然而，作為一個Java開發(fā)人員，你經(jīng)常會遇到與內(nèi)存相關的性能問題。這個問題最可怕的就是OutOfMemoryError：PermGen space錯誤。

這個錯誤通常會在以下三種情況下發(fā)生（服務器以Tomcat為例）：

（1）應用程序加載了大量的類。

（2）在單一的Tomcat實例下運行多個Web應用程序。

（3）在運行的Tomcat實例中反復“熱部署”Web應用程序。

下面我們對該錯誤進行探究，分析該錯誤的常見原因，并給出避免這一錯誤的解決辦法。

1.JVM 的內(nèi)存結構

為了理解這一錯誤，我們必須了解JVM的內(nèi)存是如何構造的。

JVM有兩個內(nèi)存區(qū)域，一個是堆（heap），另一個是棧（stack）。局部的變量和方法駐留在棧里面，其余的一切都駐留在堆中。

Java的堆又進一步按照區(qū)域進行組織，這些區(qū)域被稱為generation。一個對象在JVM存在的時間越長，它被升遷到老的generation中的幾率就越高。年輕的generation要比老的generation更多地被垃圾回收。同時還存在一些單獨的堆空間，被稱為永久保存區(qū)域（permanent generation），它們不屬于Java堆的一部分，用來存放類和類的描述。

類加載器的工作是不斷地部署和取消部署Java類。例如，將一個Web應用程序部署到Web服務器或取消部署。在Web服務器上，所有應用程序都有自己的類加載器，部署或取消部署應用程序時，它的類定義和類加載器分別投入到永久保存區(qū)域中或者從永久保存區(qū)域中刪除。

2.OutOfMemoryError： PermGen space

當永久保存區(qū)域的空間耗盡時OutOfMemoryError： PermGen space就會發(fā)生，這個錯誤一般是由于內(nèi)存泄漏導致的。所謂內(nèi)存泄漏，是指java類和類加載器在被取消部署后不能被垃圾回收[2]。怎么會發(fā)生這種情況呢？舉個例子：假如我們有一個Student類，這個類是Web應用程序jar包的一部分，同時在Web服務器的lib文件夾中包含了某種日志框架，其中有一個Log類提供register方法調(diào)用，從而使得別的類通過注冊就可以使用日志功能。如果Student類被注冊了，那么Log類就開始擁有了一個對Student對象的引用（reference）。當Student類取消部署時，它仍然是注冊Log類的，Log類仍然擁有對Student對象的引用，因此，Student對象永遠不會被垃圾回收。此外，由于Student對象擁有一個對它的ClassLoader的引用，所以ClassLoader本身永遠也不會被垃圾回收，從而導致由它加載的所有類都不會被回收。

一個更為典型的例子是使用代理對象。Spring和Hibernate常常為某些類生成代理類，這些代理類也是通過類加載器加載的，并且存儲在永久保存區(qū)域的堆空間，它們永遠不會被丟棄，從而會導致永久保存區(qū)域的堆空間被填滿。

3.如何避免永久保存區(qū)域內(nèi)存不足

3.1 增加PermGen堆的最大尺寸

當遇到java.lang.OutOfMemoryError：PermGen space錯誤時，我們可以做的第一件事情是增加永久保存區(qū)域的最大尺寸，該尺寸的缺省設置是64 M，我們可以將它設置成128 M以上。這個工作不能通過常規(guī)的JVM參數(shù) -Xms（設置初始堆大?。┖?Xmx（設置最大堆大?。﹣硗瓿?，因為前面已經(jīng)提到，永久保存區(qū)域完全獨立于普通的Java堆，這些參數(shù)是用來設置普通的Java堆的。不過也有類似參數(shù)用于設置永久保存區(qū)域的規(guī)模：

java-XX：MaxPermSize=128 M

該設置將永久保存區(qū)域設置為128 M，這個大小是默認設置的兩倍。

對于Tomcat服務器，則需要修改TOMCAT_HOME/bin/catalina.sh

SET JAVA_OPTS=-XX：PermSize=64 M -XX：MaxPermSize=128 M [3]

3.2 避免使用靜態(tài)字段

確保在編寫Java類時，不要使用靜態(tài)變量作為對其他對象的引用。

3.3使用JDK動態(tài)代理，而不是CGLIB代理

一些第三方的框架，如CGLIB會吞食大量的PermGen。因此，當遇到PermGen錯誤時，應盡快升級cglib到最新版；改用JDK動態(tài)代理，也是一個不錯的選擇。

3.4更新到最新版本Hibernate3.2

此外，新版本的Hibernate不再使用CGLIB作為字節(jié)碼提供者了，所以及時升級Hibernate，會大大降低出錯的機會。

3.5共用的jar文件放到共享目錄下

如果在服務器上同時發(fā)布了多個應用，那么應該把共用的jar文件放到所有應用都可以訪問的目錄下。針對Tomcat而言，如果Tomcat下面有多個應用，應盡可能地把lib目錄下共用的jar文件放到Tomcat的common＼lib或shared＼lib下，以避免重復發(fā)布，發(fā)布速度和運行速度上也會有所提升。

4.結束語

內(nèi)存不足問題是潛伏較深的問題，且不容易解決。一般情況下，當發(fā)生該錯誤的時候，需要確定為什么某些類不被垃圾回收，只有這樣做才能夠消除這個錯誤。

參考文獻

[1] Jacquie Barker.Beginning Java Objects From Concept to Code[M] . Birmingham， UK. Published by Wrox Press Ltd.，2000.

[2]Oracle Docs， Chapter 3， Troubleshooting Memory Leaks，

http：//docs.oracle.com/javase/7/docs/webnotes/tsg/TSG-VM/html/memleaks.html.

[3] Eric Simmerman，Preventing Java's java.lang.OutOfMemoryError： PermGen space failure [EB]，2006.