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