Jvm之内存泄漏

1 内存溢出

1.1  概念

java.lang.OutOfMemoryError,是指程序在申请内存时,没有足够的内存空间供其使用,出现OutOfMemoryError。产生该错误的原因主要包括:JVM内存过小。程序不严密,产生了过多的垃圾。

程序体现:

  • 内存中加载的数据量过于庞大,如一次从数据库取出过多数据。
  • Cglib 不断创建新类
  • 大量 JSP 或动态产生 JSP 文件的应用
  • 集合类中有对对象的引用,使用完后未清空,使得JVM不能回收。
  • 代码中存在死循环或循环产生过多重复的对象实体。
  • 使用的第三方软件中的BUG。
  • 启动参数内存值设定的过小。

错误提示:

  • tomcat:java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
  • tomcat:java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
  • weblogic:Root cause of ServletException java.lang.OutOfMemoryError
  • resin:java.lang.OutOfMemoryError
  • java:java.lang.OutOfMemoryError

1.2 解决办法

  • 增加JVM的内存大小。具体可参考:jvm之内存调优_jvm内存调优-CSDN博客
  • 优化程序,释放垃圾。主要思路就是避免程序体现上出现的情况。避免死循环,防止一次载入太多的数据,提高程序健壮型及时释放。因此,从根本上解决Java内存溢出的唯一方法就是修改程序,及时地释放没用的对象,释放内存空间。

1.3 内存溢出排查

内存溢出的排查过程通常包括以下几个步骤:

1.3.1 检查JVM崩溃日志:

  • 当JVM发生崩溃时,会生成相应的错误日志文件,如`hs_err_pid.log`。这些日志文件包含了堆栈信息、线程状态和系统信息。通过在JVM启动时设置`-XX:ErrorFile`参数,可以将错误日志输出到指定的文件中。

1.3.2 代码审查:

  • 仔细检查新上线的代码,寻找可能导致内存溢出的潜在问题,如死循环、慢SQL或大数据量查询等。

1.3.3 内存溢出dump文件分析:

  • 在JVM参数中设置`XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath`,以便在内存溢出时生成dump文件。这些文件的名称通常是`xxx.hprof`。之后,可以使用 Eclipse Memory Analyzer (MAT)对这些dump文件进行分析和诊断。

1.3.4 内存泄露分析:

  • 在MAT中打开dump文件,并进入“Leak Suspects”选项卡。在这里,你可以看到可能引起内存泄露的问题,以及它们占用的内存大小。进一步的分析可以帮助定位问题的根源。

以实际案例为例,如果在一个Java应用中观察到大量dubbo线程阻塞,并且JVM堆内存的老年代和新生代都达到了高负载,那么很可能是发生了内存溢出。在上述案例中,日志显示老年代几乎满了,而年轻代由于无法接收老年代的对象而导致频繁的Young GC,最终导致了堆内存溢出。此外,通过对dump文件的分析,可以找到具体的内存泄露点,从而确定问题的根本原因。

2 内存泄漏

Memory Leak,是指程序在申请内存后,无法释放已申请的内存空间,一次内存泄露危害可以忽略,但内存泄露堆积后果很严重,无论多少内存,迟早会被占光。
在Java中,内存泄漏就是存在一些被分配的对象,这些对象有下面两个特点:

  • 首先,这些对象是可达的,即在有向图中,存在通路可以与其相连;
  • 其次,这些对象是无用的,即程序以后不会再使用这些对象。

如果对象满足这两个条件,这些对象就可以判定为Java中的内存泄漏,这些对象不会被GC所回收,然而它却占用内存。对于内存泄露的处理页就是提高程序的健壮型,因为内存泄露是纯代码层面的问题。

2.1 泄漏分类

  • 经常发生:发生内存泄露的代码会被多次执行,每次执行,泄露一块内存;
  • 偶然发生:在某些特定情况下才会发生;
  • 一次性:发生内存泄露的方法只会执行一次;
  • 隐式泄露:一直占着内存不释放,直到执行结束;严格的说这个不算内存泄露,因为最终释放掉了,但是如果执行时间特别长,也可能会导致内存耗尽。

2.2 导致内存泄漏的常见原因

  • 循环:过多或者死循环导致产生了大量对象
  • 静态集合类:引起的内存泄漏,因为静态集合类的生命周期和JVM是一致的。
  • 单例模式: 如果单例对象引用了外部对象,会导致该外部对象一直不回被回收。因为单例的的静态属性会让对象的生命周期和JVM一致。
  • 变量的不合理作用域,如下:
> public class UsingRandom {        private String msg;public void receiveMsg(){readFromNet();// 从网络中接受数据保存到msg中saveDB();// 把msg保存到数据库中}
}
//如上面这个伪代码,通过readFromNet方法把接受的消息保存在变量msg中,然后调用saveDB方法把msg的内容保存到数据库中,此时msg已经就没用了,由于msg的生命周期与对象的生命周期相同,此时msg还不能回收,因此造成了内存泄漏。
//实际上这个msg变量可以放在receiveMsg方法内部,当方法使用完,那么msg的生命周期也就结束,此时就可以回收了。还有一种方法,在使用完msg后,把msg设置为null,这样垃圾回收器也会回收msg的内存空间。
  • 数据连接: 像IO,socket连接他们必须被显示的close掉,否则不回被GC回收。
  • 内部类:对象被外部对象长期持久,会导致外部类也无法被回收
  • 哈希值改变: 当一个对象被存储进HashSet集合中以后,就不能修改这个对象中的那些参与计算哈希值的字段了。因为,当修改后,所得的哈希值与最初存储进HashSet集合中时的哈希值就不同了。在这种情况下,即使用contains()方法,也将返回找不到对象的结果,但是HashSet却一直持有修改前的对象的实例,导致不能被GC,造成内存泄露。
  • 监听器和回调: 在Java语言中, 往往呢会使用到监听器 ,一个应用可能会使用到多个监听器。 比如说, 在我们Java Web中有底层的网络监听器listener ,监听器的作用就是去监听指定的类或者对象他产生的行为 ,从而做出对应的响应, 因为监听器往往都是全局存在的, 如果对于监听器中所使用这些对象或者是变量 ,你没有有效的控制的话 ,很容易产生内存泄露 。
  • 缓存: 内存泄漏的另一个常见来源是缓存。举个例子,我们有时候为了减少与db的交互次数,会将查询出的对象实例放入缓存中,但是常常会忘记对这个缓存进行管理。比如忘记限制缓存大小。

对于这个问题,可以使用WeakHashMap代表缓存,此种Map的特点是,当除了自身有对key的引用外,此key没有其他引用那么此map会自动丢弃此值。

2.3 内存泄漏排查

2.3.1 查看JVM状态

1)查看虚拟机进程,找到需要监控的进程ID

使用 jps | ps 找到对应的进程ID

jps:jps -l
ps:ps -aux | grep java

2)使用 jstat实时的查看一下当前程序的资源和性能。
命令:

jstat -gcutil 进程ID 1000
//每1000毫秒查询一次,一直查。gcutil的意思是已使用空间站总空间的百分比。

执行结果:

2.3.2 定位问题

2.3.2.1 dump文件分析

1)使用 jmap查看存活对象,并生成dump文件。

jmap命令格式:

jmap [ option ] vmid

使用命令如下:

 jmap -histo:live 28558| head -20 
//查看示Java堆中存活对象的统计信息,包括:对象数量、占用内存大小(单位:字节)和类的完全限定名,

生成heap dump文件:

jmap -dump:live,format=b,file=heap.hprof 3514  

2)Java heap分析工具

  • Ecplise用MAT插件
  • Idea安装Jprofiler进行分析
  • 堆Dump可视化分析在线工具: https://heaphero.io/

3)JVM调优常用工具:
 JVM调优的在线网站_java 堆分析网址-CSDN博客

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