有趣易懂的内存泄漏分析与实战

前言

在地铁上看到的一篇内存泄漏的分析文章，讲的比较简单，这里备份下，有需要的小伙伴可以看看哈!

何为内存泄漏和内存溢出

内存溢出(OutOfMemory):你只有十块钱，我却找你要了一百块。对不起啊，我没有这么多钱。（给不起）
内存泄露(MemoryLeak):你有十块钱，我找你要一块。但是无耻的博主，不把钱还你了。（没退还）
关系:多次的内存泄露，会导致内存溢出。可以说内存泄漏是导致内存溢出的诱因之一。

危害

ok，大家在项目中有没遇到过java程序越来越卡的情况。
因为内存泄露，会导致频繁的Full GC，而Full GC 又会造成程序停顿，最后Crash了。因此，你会感觉到你的程序越来越卡，越来越卡，然后你就被产品经理鄙视了。顺便提一下，我们之所以JVM调优，就是为了减少Full GC的出现。
我们都知道方法区是可供各条线程共享的运行时内存区域。它存储了每一个类的结构信息，例如运行时常量池（Runtime Constant Pool）、字段和方法数据、构造函数和普通方法的字节码内容。
上面讲的是规范，在不同虚拟机里头实现是不一样的，最典型的就是永久代(PermGen space)和元空间(Metaspace)。
jdk1.8以前:实现方法区的叫永久代。因为在很久远以前，java觉得类几乎是静态的，并且很少被卸载和回收，所以给了一个永久代的雅称。因此，如果你在项目中，发现堆和永久代一直在不断增长，没有下降趋势,回收的速度根本赶不上增长的速度，不用说了，这种情况基本可以确定是内存泄露。
jdk1.8以后:实现方法区的叫元空间。Java觉得对永久代进行调优是很困难的。永久代中的元数据可能会随着每一次Full GC发生而进行移动。并且为永久代设置空间大小也是很难确定的。因此，java决定将类的元数据分配在本地内存中，元空间的最大可分配空间就是系统可用内存空间。这样，我们就避开了设置永久代大小的问题。但是，这种情况下，一旦发生内存泄露，会占用你的大量本地内存。如果你发现，你的项目中本地内存占用率异常高。嗯，这就是内存泄露了。

如何排查

（1）通过jps查找java进程id。
（2）通过top -p [pid]发现内存占用达到了最大值
（3）jstat -gccause pid 20000 每隔20秒输出Full GC结果
（4）发现Full GC次数太多，基本就是内存泄露了。生成dump文件，借助工具分析是哪个对象太多了。基本能定位到问题在哪。

内存泄漏的小例子

• 案例一

   class stack{    
        Object data[1000];    
        int top = 0;    
        public void push(Object o){        
            data[top++] = o;   
        }    
        public Object pop(Object o){ 
            return data[--top];
        }
    }

当数据从栈里面弹出来之后，data数组还一直保留着指向元素的指针。那么就算你把栈pop空了，这些元素占的内存也不会被回收的。
解决方案就是

  public Object pop(Object o){ 
        Object result = data[--top];
        data[top] = null;
        return result;
    }

• 案例二

这个其实是一堆例子，这些例子造成内存泄露的原因都是类似的，就是不关闭流，具体的，可以是文件流，socket流，数据库连接流，等等
具体如下，没关文件流

try {
    BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(inputFile));
    ...
    ...
} catch (Exception e) {
    e.printStacktrace();
}

再比如，没关闭连接

try {
    Connection conn = ConnectionFactory.getConnection();
    ...
    ...
} catch (Exception e) {
    e.printStacktrace();
}

• 案例三

讲这个例子前，大家对ThreadLocal在Tomcat中引起内存泄露有了解么。不过，我要说一下，这个泄露问题，和ThreadLocal本身关系不大，我看了一下官网给的例子，基本都是属于使用不当引起的。
在Tomcat的官网上，记录了这个问题。地址是:https://wiki.apache.org/tomcat/MemoryLeakProtection
不过，官网的这个例子，可能不好理解，我们略作改动。

public class HelloServlet extends HttpServlet{
    private static final long serialVersionUID = 1L;

    static class LocalVariable {
        private Long[] a = new Long[1024 * 1024 * 100];
    }

    final static ThreadLocal<LocalVariable> localVariable = new ThreadLocal<LocalVariable>();
    @Override
    public void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) 
    throws IOException, ServletException {
        localVariable.set(new LocalVariable());
    }
}

再来看下conf下sever.xml配置

 <Executor name="tomcatThreadPool" namePrefix="catalina-exec-" 
        maxThreads="150" minSpareThreads="4"/>

线程池最大线程为150个，最小线程为4个
Tomcat中Connector组件负责接受并处理请求，每来一个请求，就会去线程池中取一个线程。
在访问该servlet时，ThreadLocal变量里面被添加了new LocalVariable()实例，但是没有被remove，这样该变量就随着线程回到了线程池中。另外多次访问该servlet可能用的不是工作线程池里面的同一个线程，这会导致工作线程池里面多个线程都会存在内存泄露。
ThreadLocal的使用在Tomcat的服务环境下要注意,并非每次web请求时候程序运行的ThreadLocal都是唯一的。ThreadLocal的什么生命周期不等于一次Request的生命周期。ThreadLocal与线程对象紧密绑定的,由于Tomcat使用了线程池,线程是可能存在复用情况。

原文链接

有趣易懂的内存泄漏分析与实战