深入理解 JVM 的 GC overhead limit exceeded 错误！

java 中有几个难兄难弟，比如我昨天写的 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 和今天要写的 java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded 等。要搞清这些知识，就需要深入的理解 JVM 底层原理和实现机制。

那么我们今天就具体来说说 java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded 吧！

我们都知道，Java 语言的一大优势就是内存管理，也就是垃圾回收机制。相比其他语言，如：C++等，它们这些语言中并没有自动内存回收机制, 需要程序员手工编写代码来进行内存分配和释放, 以重复利用堆内存。

也正是因为 Java 语言有自动垃圾回收机制，所以一些程序员在使用不当的情况下，会发生一系列你意想不到的 OutOfMemoryError。关于 OutOfMemoryError 错误，目前一共有 8 种，我们一一的来搞定它们！

java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded 这种情况发生的原因是程序基本上耗尽了所有的可用内存, GC 也清理不了。

更准确的说法应该是：执行垃圾收集的时间比例太大，有效的运算量太小。默认情况下，如果GC花费的时间超过 98%，并且GC 回收的内存少于 2%，JVM 就会抛出这个错误。

java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded 错误只在连续多次 GC 都只回收了不到2%的极端情况下才会抛出。假如不抛出 GC overhead limit 错误会发生什么情况呢? 那就是 GC 清理的这么点内存很快会再次填满，迫使 GC 再次执行。这样就形成恶性循环，CPU 使用率一直是 100%，而 GC 却没有任何成果。系统用户就会看到系统卡死。以前只需要几毫秒的操作，现在需要好几分钟才能完成。

下面我们来看一个产生“GC overhead limit exceeded” 错误的例子：

为了能够更快的看到效果，我们可以设置一下 JVM 的参数：

需要注意的是，不同的 GC 算法。产生的错误信息也不相同，有的可能会产生 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 错误。

关于具体的 GC 算法，我给大家一张关于 Java8 GC 算法的列表，我后面再具体的写文章来讲。

我们在说说上面产生 OutOfMemoryError 错误的代码吧。Map 在进行 rehash 时抛出了 java.lang.OutOfMemoryError 错误消息。如果使用其他垃圾收集算法，比如 -XX:+UseConcMarkSweepGC，或者 -XX:+UseG1GC，错误将被默认的 exception handler 所捕获，但是没有 stacktrace 信息，因为在创建 Exception 时没办法填充 stacktrace 信息。

再比如，有些厂商的 JVM 在 Win7x64，Java8 环境配置如下 UseG1GC：

结果产生的错误信息却是：

上面这些真实的案例表明，在资源受限的情况下，无法准确预测程序会死于哪种具体的原因。所以在这类错误面前，不能绑死某种特定的错误处理顺序。

有的人在解决 “java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded” 错误时，配置了下面的启动参数：

我告诉你，这是一种完全错误的做法。因为 UseGCOverheadLimit 这样使用并不能真正地解决问题，只能推迟一点 out of memory 错误发生的时间，到最后还得进行其他处理。指定这个选项，会将原来的 java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded 错误掩盖，变成更常见的 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 错误消息。

有时候触发 GC overhead limit 错误的原因, 是因为分配给JVM的堆内存不足。这种情况下只需要增加堆内存大小即可。

在大多数情况下, 增加堆内存并不能解决问题。例如程序中存在内存泄漏, 增加堆内存只能推迟产生 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 错误的时间。

所以，要想从根本上解决问题，则需要排查内存分配相关的代码。简单来说，需要搞清楚一下两点：

哪类对象占用了最多内存？
这些对象是在哪部分代码中分配的？

解决这类问题的流程和我上篇文章《为什么会产生 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space 错误以及如何解决？》中提到的流程一致。我就不再啰嗦了！

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