【求解惑】由一个Bug来看Java内存模型和垃圾回收

深藏阁楼爱情的钟 2022-01-13 00:21 402阅读 0赞

前两天，项目中发现一个Bug。我们使用的 `RocketMQ` ，在服务启动后会创建MQ的消费者实例，来订阅topic。测试过程中，发现服务启动一段时间后，与 `RocketMQ` 的连接就会断掉，从而找不到订阅关系，监听不到数据。

## 一、Bug的产生 ##

经过回溯代码，发现订阅的逻辑是这样的。将 `ConsumerStarter` 类注册到Spring，并通过 `PostConstruct` 注解触发初始化方法，完成MQ消费者的创建和订阅。

![fYFJFj7.png!web][fYFJFj7.png_web]

上面代码中的 `Subscriber` 类是同事写的一个工具类，订阅的时候都调用这里。这里面也不复杂，就是调用 `RocketMQ` ，完成创建和订阅。

![aQbIne7.png!web][aQbIne7.png_web]

#### 1、finalize ####

上面的代码看起来平平无奇，但实际上他重写了 `finalize` 方法。并且在里面执行了 `consumer.shutdown()` ，将 `RocketMQ` 断开了，这里是诱因。

`finalize` 是 `Object` 中的方法。在GC（垃圾回收器）决定回收一个不被其他对象引用的对象时调用。子类覆写 `finalize` 方法来处置系统资源或是负责清除操作。

回到项目中，他这样的写法就是在 `Subscriber` 类被回收的时候，断开 `RokcketMQ` 的连接，因而产生了Bug。最简单的方式就是把 `shutdown` 这句代码删掉，但这似乎不是好的解决方案。

#### 2、为何被回收 ####

在Java的内存模型中，有一个 `虚拟机栈` ,它是线程私有的。

虚拟机栈是线程私有的，每创建一个线程，虚拟机就会为这个线程创建一个虚拟机栈，虚拟机栈表示Java方法执行的内存模型，每调用一个方法就会为每个方法生成一个栈帧（Stack Frame），用来存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每个方法被调用和完成的过程，都对应一个栈帧从虚拟机栈上入栈和出栈的过程。虚拟机栈的生命周期和线程是相同的

在上面的 `ConsumerStarter.init()` 方法中， `Subscriber subscriber = new Subscriber()` 被定义成了局部变量，在方法执行完毕后，变量就没有了引用，会被销毁。

很快，我就有了新的想法，将 `Subscriber` 定义成 `ConsumerStarter` 类中的成员变量也是可以的，因为 `ConsumerStarter` 是注册到了 `Spring` 中。在Bean的生命周期内，不会被回收。

![qQzeyyQ.png!web][qQzeyyQ.png_web]

如上代码，把 `subscriber` 作用域提到类级别，事实证明这样也是没问题的。

还有个更优的方案是，将 `Subscriber` 直接注册到 `Spring` 中，由 `PostConstruct` 注解触发初始化完成对MQ的创建和订阅；由 `PreDestroy` 注解完成资源的释放。这样，资源的创建和销毁跟Bean的生命周期绑定，也是没问题的。

到目前为止，这个Bug的原因和解决方案都有了。但还有个问题，笔者一时没想明白。

## 二、疑问点 ##

为了确定哪些对象是垃圾，在Java中使用了可达性分析的方法。

它通过通过一系列的 `GC roots` 对象作为起点搜索。从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain），当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则证明此对象是不可用的。

在Java语言中，可作为GC Roots的对象包括下面几种：

*  虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象。
 *  方法区中类静态属性引用的对象。
 *  方法区中常量引用的对象。
 *  本地方法栈中JNI（即一般说的Native方法）引用的对象。

结合代码来看，虚拟机栈中引用的对象是 `subscriber` ，而 `subscriber` 对象中又包含了 `Consumer` 对象。 `Consumer` 对象是在 `RocketMQ` 中创建的，并且调用了它的 `consumer.start` 方法。

我大概看了下 `RocketMQ` ，作为一个 `Consumer` 实例，它肯定会定期从 Name Server 拉取消息；并且定时向服务器发生心跳。而且在 `RocketMQ` 代码中,我也看到了 `ScheduledExecutorService` 这种定时器的启动。

那么，这一切说明， `subscriber` 类的 `consumer` 的实例是活跃的呀，它们之间是可达的，不应该被回收吧？

这个问题也可以被描述成：如果A对象没有了引用，是确定可以被回收的 `比如局部变量subscriber，方法执行完应该就被销毁` ；但是如果A对象中还有线程在活跃， `比如在活跃的线程是consumer实例` ，此时A对象还会被回收吗？

#### 此处可能逻辑是错误的，也是笔者没能理解的地方。望大佬指正、解惑。 ####

然后，基于上面的问题，笔者又做了两个测试。

回到上面项目中的代码，此时我还是将 `Subscriber` 定义成局部变量，这样在GC的时候，它还是要被回收的。在这里，可以通过 `System.gc();` 来手动触发GC。

#### 1、在Subscriber类中新建线程 ####

在 `Subscriber` 类中，通过 `new Thread().start();` 的方式来创建一个线程并调用它的启动方法，整体代码如下：

![eAniYfY.png!web][eAniYfY.png_web]

如果是这种情况，当触发GC的时候， `Subscriber` 类不会被回收， `finalize` 方法也没有被调用，线程还会持续输出。

#### 2、在Subscriber类中调用其他线程类 ####

首先定义一个线程类 `MyThread1` ，它的run方法也是死循环。

![mmy2QvE.png!web][mmy2QvE.png_web]

然后在 `Subscriber` 类中通过 `MyThread1 thread1 = new MyThread1();` 实例化。

然后通过 `new Thread(thread1).start();` 来启动它。

此时，如果触发GC， `Subscriber` 类照样会被回收， `finalize` 方法也会被调用，但 `thread1`线程仍然还会持续输出。

通过这两个测试，我更不太明白了。都是在 `Subscriber` 类中启动新的线程，为什么结果却不同呢？

是因为在测试1中，本类的线程还未执行结束，方法未结束吗？

#### 请大佬们带着批判的目光审视第二部分，其中逻辑可能有误，请大佬们不吝赐教。如果一两句话扯不清楚，也希望有大佬可以专门写篇文章讲讲这里面的逻辑误区~ ####

转载于:https://blog.51cto.com/14084567/2400901

[fYFJFj7.png_web]: https://img1.tuicool.com/fYFJFj7.png!web
[aQbIne7.png_web]: https://img0.tuicool.com/aQbIne7.png!web
[qQzeyyQ.png_web]: https://img1.tuicool.com/qQzeyyQ.png!web
[eAniYfY.png_web]: https://img2.tuicool.com/eAniYfY.png!web
[mmy2QvE.png_web]: https://img2.tuicool.com/mmy2QvE.png!web