Java核心实操:内存溢出 实战、内存泄漏实战 青旅半醒 2024-03-30 10:14 28阅读 0赞 文章很长,而且持续更新,建议收藏起来,慢慢读![**疯狂创客圈总目录 博客园版**][Link 1] 为您奉上珍贵的学习资源 : 免费赠送 :[**《尼恩Java面试宝典》**][Java] 持续更新+ 史上最全 + 面试必备 2000页+ 面试必备 + 大厂必备 +涨薪必备 免费赠送 经典图书:[**《Java高并发核心编程(卷1)加强版》**][Java_1] 面试必备 + 大厂必备 +涨薪必备 加尼恩免费领 免费赠送 经典图书:[**《Java高并发核心编程(卷2)加强版》** ][Java_1] 面试必备 + 大厂必备 +涨薪必备 加尼恩免费领 免费赠送 经典图书:[**《Java高并发核心编程(卷3)加强版》**][Java_1] 面试必备 + 大厂必备 +涨薪必备 加尼恩免费领 免费赠送 经典图书:[《**尼恩Java面试宝典 最新版**》 ][Java] 面试必备 + 大厂必备 +涨薪必备 加尼恩免费领 免费赠送 资源宝库: **Java 必备 百度网盘资源大合集 价值**>10000元 加尼恩领取 -------------------- ### 实操1:使用JVisualVM分析内存溢出OOM ### OOM后系统已挂,使用JVisualVM分析内存溢出OOM > 注:本文以 PDF 持续更新,最新尼恩 架构笔记、面试题 的PDF文件,请从下面的链接获取:[语雀][Link 2] 或者 [码云][Link 3] **前置条件:** oom时导出了堆的dump文件 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath= **分析路径:** * 查看占用 内存多的对象 * 找到GCRoot * 查看线程栈、找到业务代码 #### 准备模拟内存泄漏demo #### 1、定义静态变量HashMap 2、分段循环创建对象,并加入HashMap 代码如下: package com.crazymaker.springcloud.demo.controller; import com.alibaba.fastjson.JSONObject; import com.crazymaker.springcloud.common.result.RestOut; import com.crazymaker.springcloud.common.util.ThreadUtil; import io.swagger.annotations.Api; import io.swagger.annotations.ApiOperation; import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController; import java.util.HashMap; import java.util.Map; @Api(value = "JvmMemoryDemo", tags = { "JvmMemory"}) @RestController @RequestMapping("/jvm/file") public class JvmMemoryDemoController { private int count=0; static class TestMemory { int foo; } //声明缓存对象 private static final Map map = new HashMap(); @GetMapping("/addObject/v1") @ApiOperation(value = "添加对象到缓存") public RestOut<JSONObject> addObject() { //循环添加对象到缓存 for(int i=0; i<1_000_000;i++){ TestMemory t = new TestMemory(); map.put("key"+i,t); } JSONObject data = new JSONObject(); data.put("第N次操作:", ++count); return RestOut.success(data).setRespMsg("操作成功"); } } 3、配置jvm参数如下: -Xms150m -Xmx150m ![c03122d2244c4d609512fcf1e98ed62f.png][] #### 第1步: 点击 测试接口 #### http://192.168.56.121:7700/demo-provider/swagger-ui.html ![3cc5448483364af384363a80f19cdc2d.png][] #### 第2步: Jvm发生内存溢出,再说导出堆 #### java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space Dumping heap to /vagrant/chapter26/java_pid26149.hprof ... Heap dump file created [208327083 bytes in 1.117 secs] ![d85214af73f14b629eecbe01058cb313.png][] #### 第3步: 找到dump文件 #### ![95ed2c2a320e4767b0ca89f2c33f423a.png][] #### 第4步: 装入dump文件到JvirtualVm #### ![ab440891afa14e3093f49935ff45f163.png][] #### 第5步: JVisualVM查看类的信息 #### ![93415cc48e5d48129c6413ad4971234a.png][] #### 第6步: JVisualVM查看实例的信息 #### ![9163bb07b1ef4fc2aa53d2edbb441782.png][] 通过GC-Root 对象,查看线程信息 #### 第7步: JVisualVM查看线程的信息 #### ![cc282615d6034965ab5f6d654ce1b208.png][] ### 实操2:使用JVisualVM分析内存泄漏 ### #### 相关命令:导出堆的dump文件 #### 1.查看进程id jps 2.查看内存状态 jmap -heap 进程ID 3.查看JVM堆中对象详情占用情况 jmap -histo 进程ID 4.导出整个JVM 中内存信息,可以利用其它工具打开dump文件分析,例如jdk自带的visualvm工具 jmap -dump:file=文件名.dump \[pid\] jmap -dump:format=b,file=文件名 \[pid\] format=b指定为二进制格式文件 一般情况下,是 在shell脚本,配置这些选项: 使用脚本,速度更快: function dump() { pid=$(ps -ef | grep -v 'grep' | egrep $JAR_NAME| awk '{printf $2 " "}') jps echo "${JAR_NAME} is running and pid is $pid" if [ "$pid" != "" ]; then # jmap -dump:format=b,file=文件名 cmd="jmap -dump:format=b,file=dump001.hprof $pid" echo $cmd eval $cmd ls -l else echo "${JAR_NAME} is stopped" fi status } #### 第1步:调整配置 #### 免得一次就oom了,这一次,需要晚点oom PRO_NAME="demo-provider-1.0-SNAPSHOT" JAR_NAME="${PRO_NAME}.jar" WORK_PATH="/work/${PRO_NAME}" MAIN_CLASS="com.crazymaker.springcloud.demo.start.DemoCloudApplication" #JVM="-server -Xms64m -Xmx256m" #JVM="-server -Xms150m -Xmx150m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/vagrant/chapter26/" JVM="-server -Xms500m -Xmx4G -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/vagrant/chapter26/" #### 第2步:开始启动应用 #### http://192.168.56.121:7700/demo-provider/swagger-ui.html #### 第3步:JVisualVM 远程监控 SpringBoot应用 #### 1、修改远程jvm的启动命令,在其中增加: JVM_monitor="-Djava.rmi.server.hostname=192.168.56.121 -Dcom.sun.management.jmxremote.port=18999 -Dcom.sun.management.jmxremote.rmi.port=18998 -Dcom.sun.management.jmxremote -Dcom.sun.management.jmxremote.local.only=false -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false -Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false" 这次配置先不走权限校验。 只是打开jmx端口。 2、打开jvisualvm,右键远程,选择添加远程主机: ![20200708194216611.png][] 3、输入主机的名称,直接写ip,如下: ![993301accfc943d981f54332fd54d00f.png][] 右键新建的主机,选择添加JMX连接,输入在tomcat中配置的端口即可。 4、双击打开。 导入JVisualVM,并且Visual GC标签,内容如下, 这是输出first的截图 ![20200708193958189.png][] #### 第4步:第一次请求和dump #### ![02ce56f9b1014a759b3cf4e44bd7ed23.png][] dump 堆,这里使用 脚本,没有直接使用 jmap 命令 ![fa897d29189543d4a8d63a0273336fca.png][] 第1次请求之后, ![cd6b6fb3224b4abcaa13d043a353f6da.png][] #### 第5步:第2次请求和dump #### 第2次请求之后 ![e056acab68f3473e90f0d68b5792ce43.png][] dump 堆,这里使用 脚本,没有直接使用 jmap 命令 ![2d55f59ce7f445c388723009350d43d9.png][] #### 第6步:第6次请求和dump #### 第6次请求之后 ![7f908ef45a7f404aaf10824d99dc59d7.png][] dump 堆,这里使用 脚本,没有直接使用 jmap 命令 ![93ca34a6306b44d19347788e75c725d4.png][] #### 第3步:对照三个dump文件 #### ![8e036e02ea2641c1845504ba1a01b365.png][] 进入最后dump出来的堆标签,点击类: ![20200708194049990.png][] 点击右上角:“与另一个堆存储对比”。如图选择第一次导出的dump内容比较: ![20200708194057506.png][] ![421fa4b79287afa6be9e473f08d1c5e9.png][] 比较结果如下: ![20200708194104685.png][] ![3a12f35afe22419396faf3687f71251e.png][] 可以看出在两次间隔时间内TestMemory对象实例一直在增加并且多了,说明该对象引用的方法可能存在内存泄漏。 如何查看对象引用关系呢? 右键选择类TestMemory,选择“在实例视图中显示”,如下所示: ![15edbad00fde4db5a54cb420d386c34c.png][] * 左侧是创建的实例总数, * 右侧上部为该实例的结构, * 下面为引用说明, 从图中可以看出在类JvmMemoryDemoController里面被引用了,并且被HashMap引用。 如此可以确定泄漏的位置,进而根据实际情况进行分析解决。 ### 如何进行JVM调优 ### 观察内存释放情况、集合类检查、对象树 上面这些调优工具都提供了强大的功能,但是总的来说一般分为以下几类功能 **堆信息查看** > 可查看堆空间大小分配(年轻代、年老代、持久代分配) > > 提供即时的垃圾回收功能 > > 垃圾监控(长时间监控回收情况) ![976a0679c9fd451ab24464a6bc6c3e96.png_pic_center][] > 查看堆内类、对象信息查看:数量、类型等 ![9cbd66673d0a44c592450855a7806356.png_pic_center][] > 对象引用情况查看 有了堆信息查看方面的功能,我们一般可以顺利解决以下问题: – 年老代年轻代大小划分是否合理 – 内存泄漏 – 垃圾回收算法设置是否合理 ### 线程监控 ### ![3f5ca4f3c1d1e4768022a27b7b09db3f.png][] > 线程信息监控:系统线程数量。 > > 线程状态监控:各个线程都处在什么样的状态下 ![611c17f298881b876a5f3199633acb6a.png][] > Dump线程详细信息:查看线程内部运行情况 > > 死锁检查 **热点分析** ![9d9b6305fd83b5a02374181208f08600.png][] > CPU热点:检查系统哪些方法占用的大量CPU时间 > > 内存热点:检查哪些对象在系统中数量最大(一定时间内存活对象和销毁对象一起统计) 这两个东西对于系统优化很有帮助。 我们可以根据找到的热点,有针对性的进行系统的瓶颈查找和进行系统优化,而不是漫无目的的进行所有代码的优化。 **快照分析** 快照是系统运行到某一时刻的一个定格。 在我们进行调优的时候,不可能用眼睛去跟踪所有系统变化, 依赖快照功能,我们就可以进行系统两个不同运行时刻,对象(或类、线程等)的不同,以便快速找到问题 举例说,我要检查系统进行垃圾回收以后,是否还有该收回的对象被遗漏下来的了。 那么,我可以在进行垃圾回收前后,分别进行一次堆情况的快照,然后对比两次快照的对象情况。 ### 内存泄漏检查 ### 内存泄漏是比较常见的问题,而且解决方法也比较通用,这里可以重点说一下,而线程、热点方面的问题则是具体问题具体分析了。 内存泄漏一般可以理解为系统资源(各方面的资源,堆、栈、线程等)在错误使用的情况下,导致使用完毕的资源无法回收(或没有回收),从而导致新的资源分配请求无法完成,引起系统错误。 内存泄漏对系统危害比较大,因为他可以直接导致系统的崩溃。 需要区别一下,内存泄漏和系统超负荷两者是有区别的,虽然可能导致的最终结果是一样的。 内存泄漏是用完的资源没有回收引起错误,而系统超负荷则是系统确实没有那么多资源可以分配了(其他的资源都在使用)。 **年老代堆空间被占满** **异常**: java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space **说明**: ![7a2c52c55e73b60de42bfb7038c0156f.png][] 这是最典型的内存泄漏方式,简单说就是所有堆空间都被无法回收的垃圾对象占满,虚拟机无法再在分配新空间。 如上图所示,这是非常典型的内存泄漏的垃圾回收情况图。 所有峰值部分都是一次垃圾回收点,所有谷底部分表示是一次垃圾回收后剩余的内存。 连接所有谷底的点,可以发现一条由底到高的线,这说明,随时间的推移,系统的堆空间被不断占满,最终会占满整个堆空间。因此可以初步认为系统内部可能有内存泄漏。 (上面的图仅供示例,在实际情况下收集数据的时间需要更长,比如几个小时或者几天) **解决**: 这种方式解决起来也比较容易,一般就是根据垃圾回收前后情况对比,同时根据对象引用情况(常见的集合对象引用)分析,基本都可以找到泄漏点。 **持久代被占满** **异常**:java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space **说明**: Perm空间被占满。 无法为新的class分配存储空间而引发的异常。这个异常以前是没有的,但是在Java反射大量使用的今天这个异常比较常见了。主要原因就是大量动态反射生成的类不断被加载,最终导致Perm区被占满。 更可怕的是,不同的classLoader即便使用了相同的类,但是都会对其进行加载,相当于同一个东西,如果有N个classLoader那么他将会被加载N次。因此,某些情况下,这个问题基本视为无解。当然,存在大量classLoader和大量反射类的情况其实也不多。 **解决**: 1. \-XX:MaxPermSize=16m 2. 换用JDK。比如JRocket。 **堆栈溢出** **异常**:java.lang.StackOverflowError **说明**:这个就不多说了,一般就是递归没返回,或者循环调用造成 **线程堆栈满** **异常**:Fatal: Stack size too small **说明**:java中一个线程的空间大小是有限制的。JDK5.0以后这个值是1M。与这个线程相关的数据将会保存在其中。但是当线程空间满了以后,将会出现上面异常。 **解决**:增加线程栈大小。-Xss2m。但这个配置无法解决根本问题,还要看代码部分是否有造成泄漏的部分。 **系统内存被占满** **异常**:java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread **说明**: 这个异常是由于操作系统没有足够的资源来产生这个线程造成的。系统创建线程时,除了要在Java堆中分配内存外,操作系统本身也需要分配资源来创建线程。因此,当线程数量大到一定程度以后,堆中或许还有空间,但是操作系统分配不出资源来了,就出现这个异常了。 分配给Java虚拟机的内存愈多,系统剩余的资源就越少,因此,当系统内存固定时,分配给Java虚拟机的内存越多,那么,系统总共能够产生的线程也就越少,两者成反比的关系。同时,可以通过修改-Xss来减少分配给单个线程的空间,也可以增加系统总共内生产的线程数。 **解决:** 1. 重新设计系统减少线程数量。 2. 线程数量不能减少的情况下,通过-Xss减小单个线程大小。以便能生产更多的线程。 ### jvm参数优化建议 ### 本质上是减少GC的次数。 如果是频繁创建对象的应用,可以适当增加新生代大小。常量较多可以增加持久代大小。对于单例较多的对象可以增加老生代大小。比如spring应用中。 GC选择,在JDK5.0以后,JVM会根据当前[系统配置][Link 4]进行判断。一般执行-Server命令便可以。 gc包括三种策略:串行,并行,并发。 吞吐量大大应用,一般采用并行收集,开启多个线程,加快gc的是否。 响应速度高的应用,一般采用并发收集,比如应用服务器。 年老代建议配置为并发收集器,由于并发收集器不会压缩和整理磁盘碎片,因此建议配置: -XX:+UseConcMarkSweepGC #并发收集年老代 -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=80 # 表示年老代空间到80%时就开始执行CMS -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection # 打开对年老代的压缩。可能会影响性能,但是可以消除内存碎片。 -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=10 # 由于并发收集器不对内存空间进行压缩、整理,所以运行一段时间以后会产生“碎片”,使得运行效率降低。此参数设置运行次FullGC以后对内存空间进行压缩、整理。 #### 如何防止被Linux系统OOM ( Out Of Memory Killer)暗杀 #### Linux内核根据服务器上当前运行应用的需要来分配内存。 因为这通常是预先发生的,所以应用并不会使用所有分配的内存。这将会导致资源浪费,Linux内核允许超分内存以提高内存使用效率。 Linux内核允许超分内存,比如总共8G内存,可以分给10个进程各1G,这通常没问题。 但问题发生在太多应用一起占用内存,有8个进程各占了1G,剩下两个进程要喝西北风了。 由于内存不足,服务器有崩溃的风险。 The server runs the risk of crashing because it ran out of memory。 为了防止服务器到达这个临近状态,内核中有一个OOM Killer杀手进程。 To prevent the server from reaching that critical state, the kernel also contains a process known as the OOM Killer。 内核利用这个杀手进程开始屠杀那些非必要进程,以便服务器正常运行。 The kernel uses this process to start killing non-essential processes so the server can remain operational. 当你认为这一切都不是问题时,因为OOM Killer只杀掉那些非必要的,不是用户需要的进程。 举例,两个应用(Apache和MySQL)通常先被杀掉,因为占用大量的内存。但这将导致一个web网站立马瘫痪了。 > **为啥某个进程被杀?** 当尝试找到为什么一个应用程序或进程被OOM killer杀掉时,有很多地方可以找到一个进程如何被杀掉以及被杀掉的原因。 ##### 1) 系统日志 ##### $ grep -i kill /var/log/messages host kernel: Out of Memory: Killed process 5123 (exampleprocess) The capital K in Killed tells you that the process was killed with a -9 signal, and this typically is a good indicator that the OOM Killer is to blame. ##### 2) 检查服务器的高低内存统计 ##### $ free -lh The -l switch shows high and low memory statistics, and the -h switch puts the output into gigabytes for easier human readability. You can change this to the -m switch if you prefer the output in megabytes. 同时该命令会给出Swap内存使用信息。 注意:free命令给出某个时刻得数据,需要多执行几次才能知道内存动态的占用情况。 ##### 3) vmstat可以给出某个时间段内的内存使用情况 ##### $ vmstat -SM 10 20 20次,每次间隔10秒给出内存使用情况。 ##### 4) top命令查看内存 ##### top 默认输出CPU的使用情况,不过你可以在top后再按下shift + M,你将得到内存的使用情况。 #### 如何配置(Configure the OOM Killer) #### ##### 1) 内存不足则重启 ##### 配置文件 /etc/sysctl.conf: sysctl vm.panic_on_oom=1 sysctl kernel.panic=X 使用命令 echo “vm.panic_on_oom=1” >> /etc/sysctl.conf echo “kernel.panic=X” >> /etc/sysctl.conf 大多数情况下,内存不足时每次都重启是不合适的。 ##### 2) 修改进程的优先级 ##### 既可以保护一些重要进程不被OMM killer杀掉,又可以让不重要的进程更容易杀掉: echo -15 > /proc/(PID)/oom_adj (不被杀) echo 10 > /proc/(PID)/oom_adj (更易杀) pstree -p | grep "process" | head -1 ##### 3) 豁免一个进程Exempt a process ##### 在某些情况下,豁免进程可能导致意外的行为变化,取决于系统和资源配置。 假如内核无法杀死一个占用大量内存的进程,将杀死其他进程,包括那些重要的操作系统进程。 由于OOM killer可调节的有效范围在-16到+15之间,设置为-17将豁免一个进程,因为在OOM killer调节范围之外。 通常的规则是这个参数越大越容易被杀死豁免一个进程的命令是 echo -17 > /proc/(PID)/oom_adj ##### 4) 有风险的参数 ##### 警告:不建议用于生产环境。 假如重启,修改进程优先级,豁免一个进程不足够好,有个风险的选项: 将oom killer 功能关闭。 sysctl vm.overcommit_memory=2 使用命令 echo “vm.overcommit_memory=2” >> /etc/sysctl.conf 这一选项参数将有如下影响: * 严重的内核恐慌kernel panic * 系统挂住system hang-up * 一个完整的系统崩溃system crash 为什么关闭有风险呢呢? 如果你关闭此功能,将不能避免内存耗尽。考虑此项时请极度慎重。不推荐用在生产环境 > 注:本文以 PDF 持续更新,最新尼恩 架构笔记、面试题 的PDF文件,请从下面的链接获取:[语雀][Link 2] 或者 [码云][Link 3] ### 参考文献: ### http://www.manongjc.com/detail/63-vghxrdhsiblevlf.html https://www.cnblogs.com/krock/p/14421332.html https://www.cnblogs.com/krock/p/14421332.html https://www.cnblogs.com/pxblog/p/16102490.html https://blog.csdn.net/lusa1314/article/details/84134458 https://www.bilibili.com/video/BV12S4y1u7bY/?spm\_id\_from=333.788 ### 推荐阅读: ### 《[尼恩Java面试宝典][Java 1]》 《[Springcloud gateway 底层原理、核心实战 (史上最全)][Springcloud gateway _]》 《[Flux、Mono、Reactor 实战(史上最全)][Flux_Mono_Reactor]》 《[sentinel (史上最全)][sentinel]》 《[Nacos (史上最全)][Nacos]》 《[分库分表 Sharding-JDBC 底层原理、核心实战(史上最全)][Sharding-JDBC]》 《[TCP协议详解 (史上最全)][TCP_]》 《[clickhouse 超底层原理 + 高可用实操 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https://www.cnblogs.com/crazymakercircle/p/14493539.html [Link 2]: https://www.yuque.com/crazymakercircle/gkkw8s/khigna [Link 3]: https://gitee.com/crazymaker/SimpleCrayIM/blob/master/%E7%96%AF%E7%8B%82%E5%88%9B%E5%AE%A2%E5%9C%88%E6%80%BB%E7%9B%AE%E5%BD%95.md [c03122d2244c4d609512fcf1e98ed62f.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/25de50e0492041e3bcdaace4991971f2.png [3cc5448483364af384363a80f19cdc2d.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/c3a8164f03dc40939e4bf4f2a82ea08e.png [d85214af73f14b629eecbe01058cb313.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/11386a72181a4a8ba70cda0521f4f70b.png [95ed2c2a320e4767b0ca89f2c33f423a.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/bee8bae09f614425b4f3b2addbca0547.png [ab440891afa14e3093f49935ff45f163.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/03/30/d9a05e59f0e14fa8a9df8bd80be445b6.png [93415cc48e5d48129c6413ad4971234a.png]: 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