[자바] JVM OutOfMemoryError 해결 가이드: 실무에서의 사례 분석

java

 

Java 애플리케이션 개발 중 OutOfMemoryError는 자주 발생하는 에러 중 하나입니다.

이 에러는 애플리케이션이 사용할 수 있는 메모리가 부족할 때 발생하며, 문제를 해결하지 않으면 서비스 중단으로 이어질 수 있습니다.

이번 글에서는 JVM의 OutOfMemoryError를 이해하고, 다양한 실무 사례와 해결법을 비교하여 효율적인 대처 방법을 제시합니다.

 

1. OutOfMemoryError란?

OutOfMemoryError는 JVM이 힙 메모리 또는 메타스페이스와 같은 메모리 영역에서 더 이상 공간을 할당할 수 없을 때 발생합니다.

주로 아래와 같은 원인으로 발생합니다:

• 힙 메모리 부족 (java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space)
• 메타스페이스 부족 (java.lang.OutOfMemoryError: Metaspace)
• GC 오버헤드 한계 초과 (java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded)
• 네이티브 메모리 부족 (java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory)

 

2. OutOfMemoryError의 주요 원인과 해결법

2.1 힙 메모리 부족 (Heap Space)

원인: 애플리케이션이 힙 메모리를 초과하여 객체를 생성할 때 발생합니다. 주로 메모리 누수(Leaking Object)가 원인입니다.

// 힙 메모리를 초과하는 예제
List<String> list = new ArrayList<>();
while (true) {
    list.add("OutOfMemoryError Test");
}

해결 방법:

1. JVM 옵션으로 힙 메모리 크기 조정:

   -Xmx1024m

2. 메모리 누수 확인:
   • 도구: VisualVM, Eclipse MAT(Memory Analyzer Tool)
   • 사용하지 않는 객체가 계속 참조되고 있는지 확인
3. 불필요한 객체 제거 또는 캐시 최적화

2.2 메타스페이스 부족 (Metaspace)

원인: 너무 많은 클래스를 동적으로 로드하거나 클래스 로더가 메모리를 적절히 해제하지 못할 때 발생합니다.

// 메타스페이스 문제 예제
while (true) {
    ClassLoader classLoader = new URLClassLoader(new URL[0]);
    Class clazz = classLoader.loadClass("SomeClass");
}

해결 방법:

1. 메타스페이스 크기 증가:

   -XX:MaxMetaspaceSize=256m

2. 클래스 로더 메모리 누수 점검:
   • 중복 클래스 로드 방지
   • 정적 클래스 로더 사용

2.3 GC 오버헤드 한계 초과 (GC Overhead Limit Exceeded)

원인: GC가 CPU 시간을 거의 모두 소모하며도 불구하고, 충분한 메모리를 확보하지 못할 때 발생합니다.

해결 방법:

1. JVM 옵션으로 GC 한계 비활성화:

   -XX:-UseGCOverheadLimit

   그러나 근본적인 문제를 해결하지는 못합니다.
2. GC 로그 분석:

   -XX:+PrintGCDetails -Xloggc:gc.log

3. 메모리 크기 조정 또는 객체 생성 로직 최적화

2.4 네이티브 메모리 부족 (Direct Buffer Memory)

원인: NIO Direct Buffer를 과도하게 사용하거나 해제하지 않을 때 발생합니다.

// Direct Buffer 할당 예제
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024 * 1024 * 100); // 100MB

해결 방법:

1. JVM 옵션으로 Direct Buffer 크기 조정:

   -XX:MaxDirectMemorySize=256m

2. Direct Buffer를 적절히 해제:

   sun.misc.Cleaner

   또는 Netty와 같은 라이브러리에서 메모리 관리 옵션 사용

 

3. 실무 사례 분석

사례 1: 대량의 사용자 세션 처리

문제: 웹 애플리케이션에서 힙 메모리 부족으로 OutOfMemoryError 발생.

해결:

• 세션 데이터를 외부 Redis 또는 Memcached로 옮김
• JVM 힙 크기를 -Xmx2048m로 증가

사례 2: 동적 클래스 로딩 문제

문제: 플러그인 시스템에서 메타스페이스 메모리 부족 발생.

해결:

• 클래스 로더 해제를 명시적으로 처리
• 불필요한 클래스 로딩 방지

 

4. OutOfMemoryError를 방지하는 최적화 전략

• 모니터링 도구 사용: JConsole, VisualVM, Prometheus
• GC 튜닝: 적절한 GC 정책 설정 (예: G1GC, ZGC)
• 코드 최적화: 불필요한 객체 생성을 줄이고 메모리 사용량을 최소화

 

결론

JVM OutOfMemoryError는 다양한 원인으로 발생할 수 있지만, 적절한 도구와 해결법을 활용하면 효과적으로 대응할 수 있습니다.

이 글에서 소개한 사례와 해결법을 참고하여 실무에서 발생하는 메모리 문제를 해결해 보세요.