Tomcat 記憶體溢出 (OOM) 完整排查與 JVM 參數調優指南

常見 OOM 錯誤類型

1. java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space — 堆記憶體不足
2. java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space — 永久代記憶體不足 (JDK 8 後為 Metaspace)

JVM 記憶體模型基礎

• Heap (堆)：物件實例分配區，分 Young Generation (Eden + Survivor) 與 Old Generation
• PermGen/Metaspace：類元資料、常量池、方法資訊存放區
• 預設值：-Xms (初始堆) = 物理記憶體 1/64，-Xmx (最大堆) = 物理記憶體 1/4

解決方案一：調整 Heap 大小 (針對 Java heap space)

Linux 環境 (catalina.sh)

# 在 "echo \"Using CATALINA_BASE..." 之前新增
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -server -Xms800m -Xmx800m -XX:MaxNewSize=256m"

Windows 環境 (catalina.bat)

set JAVA_OPTS=-Xms128m -Xmx350m

注意：若以 Windows 服務啟動 Tomcat，catalina.bat 配置不生效，需修改註冊表：

HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Apache Software Foundation\Tomcat Service Manager\Tomcat5\Parameters\JavaOptions
# 原值後追加
-Xms300m -Xmx350m

參數建議

• -Xms = -Xmx — 避免堆動態擴縮容震盪
• -Xmn ≈ -Xmx 1/4 — 新生代大小
• Heap 最大不超過物理記憶體 80%

解決方案二：調整 PermGen/Metaspace (針對 PermGen space)

原因分析

PermGen 存放類定義、元資料。JSP 編譯、Spring AOP (CGLIB 動態代理)、熱部署頻繁載入類易導致溢出。JDK 8 移除 PermGen 改用 Metaspace (Native Memory)，參數改為 -XX:MetaspaceSize、-XX:MaxMetaspaceSize。

配置範例 (JDK 7/6)

# catalina.sh
JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -server -XX:PermSize=128M -XX:MaxPermSize=512m"

# catalina.bat
set JAVA_OPTS=%JAVA_OPTS% -server -XX:PermSize=128M -XX:MaxPermSize=512m

配置範例 (JDK 8+)

JAVA_OPTS="$JAVA_OPTS -server -XX:MetaspaceSize=128M -XX:MaxMetaspaceSize=512m"

綜合調優範本 (1G 記憶體環境參考)

# Linux catalina.sh
JAVA_OPTS="-server -Xms800m -Xmx800m -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=128m -XX:MaxNewSize=256m -Djava.awt.headless=true"

# 或保守配置
JAVA_OPTS="-server -Xms768m -Xmx768m -XX:PermSize=128m -XX:MaxPermSize=256m -XX:NewSize=192m -XX:MaxNewSize=384m"
CATALINA_OPTS="-server -Xms768m -Xmx768m -XX:PermSize=128m -XX:MaxPermSize=256m -XX:NewSize=192m -XX:MaxNewSize=384m"

進階排查思路

1. Heap Dump 分析：-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/path，用 MAT/Eclipse Memory Analyzer 分析
2. GC 日誌：-Xloggc:/path/gc.log -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps
3. 類洩漏檢查：關注動態代理、類載入器、ThreadLocal 洩漏
4. 資料庫連線池：檢查連線洩漏導致物件堆積

避坑指南

• ❌ 僅增大 -Xmx 不設 -Xms，導致啟動慢、GC 頻繁
• ❌ Windows 服務模式修改 catalina.bat 以為生效
• ❌ 忽略 Metaspace/PermGen，只調 Heap
• ✅ 監控 GC 頻率與耗時，配合業務流量壓測驗證參數

總結

Tomcat OOM 核心在於 JVM 記憶體區域配置不足或應用存在洩漏。優先通過 JAVA_OPTS/CATALINA_OPTS 調整 Heap 與 PermGen/Metaspace 參數，區分 Linux/Windows 服務啟動方式差異；若調優無效，必須進行 Heap Dump 與 GC 日誌深度分析定位洩漏根因。