调查内存泄漏第1部分–编写泄漏代码

前几天，我发现了这个小问题：该服务器运行了一段时间，然后掉下来了。然后通过启动脚本重新启动，整个过程重复进行。这听起来并不那么糟糕，尽管对数据的损失很大，但对业务的重要性并不重要，因此我决定仔细研究一下，找出问题出在哪里。首先要注意的是，服务器通过了所有的单元测试和大量的集成测试。它在使用测试数据的所有测试环境中都能很好地运行，那么生产中出了什么问题？很容易猜到，在生产中，它的负载可能比测试重，或者比设计所允许的负载大，因此它用尽了资源，但是什么资源？在哪里？这是一个棘手的问题。屏幕截图2013年11月11日在08.57.22

为了演示如何研究此问题，首先要做的是编写一些泄漏的示例代码，而我将使用Producer Consumer模式来执行此操作，因为我可以演示它的大问题。

为了演示泄漏的代码^1，我需要像往常一样需要一个高度人为的方案，在这种情况下，您可以想象您在一个将股票销售量记录在数据库中的系统上的股票经纪人工作。订单由一个简单的线程接收并放入队列中。然后，另一个线程从队列中获取订单，并将其写入数据库。的
Order POJO非常简单，如下所示：

public class Order { private final int id; private final String code; private final int amount; private final double price; private final long time; private final long[] padding; /** * @param id *            The order id * @param code *            The stock code * @param amount *            the number of shares * @param price *            the price of the share * @param time *            the transaction time */ public Order(int id, String code, int amount, double price, long time) { super(); this.id = id; this.code = code; this.amount = amount; this.price = price; this.time = time; // This just makes the Order object bigger so that // the example runs out of heap more quickly. this.padding = new long[3000]; Arrays.fill(padding, 0, padding.length - 1, -2); } public int getId() { return id; } public String getCode() { return code; } public int getAmount() { return amount; } public double getPrice() { return price; } public long getTime() { return time; } }

Order POJO是一个简单的Spring应用程序的一部分，该应用程序具有三个关键抽象，当Spring调用它们的start()方法时，它们会创建一个新线程。

其中第一个是OrderFeed 。它的run()方法创建一个新的虚拟订单并将其放置在队列中。然后，它会休眠一会儿，然后再创建下一个订单。

public class OrderFeed implements Runnable { private static Random rand = new Random(); private static int id = 0; private final BlockingQueue<Order> orderQueue; public OrderFeed(BlockingQueue<Order> orderQueue) { this.orderQueue = orderQueue; } /** * Called by Spring after loading the context. Start producing orders */ public void start() { Thread thread = new Thread(this, "Order producer"); thread.start(); } /** The main run loop */ @Override public void run() { while (true) { Order order = createOrder(); orderQueue.add(order); sleep(); } } private Order createOrder() { final String[] stocks = { "BLND.L", "DGE.L", "MKS.L", "PSON.L", "RIO.L", "PRU.L", "LSE.L", "WMH.L" }; int next = rand.nextInt(stocks.length); long now = System.currentTimeMillis(); Order order = new Order(++id, stocks[next], next * 100, next * 10, now); return order; } private void sleep() { try { TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } 
}

第二类是OrderRecord ，它负责从队列中获取订单并将其写入数据库。问题在于将订单写入数据库要花费的时间要长得多。我的recordOrder(…)方法中有1秒的长时间睡眠，这证明了这一点。

public class OrderRecord implements Runnable { private final BlockingQueue<Order> orderQueue; public OrderRecord(BlockingQueue<Order> orderQueue) { this.orderQueue = orderQueue; } public void start() { Thread thread = new Thread(this, "Order Recorder"); thread.start(); } @Override public void run() { while (true) { try { Order order = orderQueue.take(); recordOrder(order); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } /** * Record the order in the database * * This is a dummy method * * @param order *            The order * @throws InterruptedException */ public void recordOrder(Order order) throws InterruptedException { TimeUnit.SECONDS.sleep(1); } }

结果很明显： OrderRecord线程无法跟上，队列将越来越长，直到JVM用完堆空间并OrderRecord为止。这是生产者-消费者模式的最大问题：消费者必须能够跟上生产者的步伐。

为了证明他的观点，我添加了第三类OrderMonitor ，该类每隔几秒钟打印一次队列大小，以便您可以看到出现问题的地方。

public class OrderQueueMonitor implements Runnable { private final BlockingQueue<Order> orderQueue; public OrderQueueMonitor(BlockingQueue<Order> orderQueue) { this.orderQueue = orderQueue; } public void start() { Thread thread = new Thread(this, "Order Queue Monitor"); thread.start(); } @Override public void run() { while (true) { try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); int size = orderQueue.size(); System.out.println("Queue size is:" + size); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }

为了完成阵容，我在下面添加了Spring上下文：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p"xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsdhttp://www.springframework.org/schema/context http://www.springframework.org/schema/context/spring-context-3.1.xsd" default-init-method="start" default-destroy-method="destroy"><bean id="theQueue" class="java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue"/><bean id="orderProducer" class="com.captaindebug.producerconsumer.problem.OrderRecord"><constructor-arg ref="theQueue"/></bean><bean id="OrderRecorder" class="com.captaindebug.producerconsumer.problem.OrderFeed"><constructor-arg ref="theQueue"/></bean><bean id="QueueMonitor" class="com.captaindebug.producerconsumer.problem.OrderQueueMonitor"><constructor-arg ref="theQueue"/></bean></beans>

下一步是启动泄漏的示例代码。您可以通过转到以下目录来执行此操作

/<your-path>/git/captaindebug/producer-consumer/target/classes

…然后键入以下命令：

java -cp /path-to/spring-beans-3.2.3.RELEASE.jar:/path-to/spring-context-3.2.3.RELEASE.jar:/path-to/spring-core-3.2.3.RELEASE.jar:/path-to/slf4j-api-1.6.1-javadoc.jar:/path-to/commons-logging-1.1.1.jar:/path-to/spring-expression-3.2.3.RELEASE.jar:. com.captaindebug.producerconsumer.problem.Main

…其中“ path-to ”是您的jar文件的路径

有一两件事，我真的很讨厌关于Java的是，事实上，它是如此难以运行在命令行中的任何程序。您必须弄清楚什么是类路径，需要设置哪些选项和属性以及什么是主类。当然，肯定有可能想到一种简单地键入Java programName的方法，并且JVM找出所有内容在哪里，特别是如果我们开始使用约定而不是配置：它有多难？

您还可以通过附加一个简单的jconsole来监视泄漏的应用程序。如果要远程运行它，则需要在上面的命令行中添加以下选项（选择您自己的端口号）：

-Dcom.sun.management.jmxremote 
-Dcom.sun.management.jmxremote.port=9010 
-Dcom.sun.management.jmxremote.local.only=false 
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false 
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false

…如果您查看使用的堆数量，您会发现随着队列变大，堆逐渐增加。

屏幕截图2013年11月11日在08.57.47