排查Java内存泄露实战(内附各种排查工具介绍)

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今天刚刚才加一个故障review会议, 故障非常典型, google下也可以找到相似案例介绍。 在排查问题的过程中，使用了大量的工具, 发现有问题的地方还不只一个，总结一下. (本篇文章不会重点描述案例本身，重点会介绍个人对java内存泄露问题的排查思路和各种工具的使用)。

java内存泄露典型特征

现象一：堆/Perm 区不断增长, 没有下降趋势(回收速度赶不上增长速度), 最后不断触发FullGC, 甚至crash(如下两张图是同一个应用的GC和Perm数据, GC触发原因确认是Perm不足). 一般是现象二的晚期表现。

现象二：每次FullGC后, 堆/Perm 区在慢慢的增长, 最后不断触发FullGC, 甚至crash(如下图: 示意图)

java内存泄露场景---PermGen space

原因：说明Perm不足. Perm存放class,method相关对象，以及运行时常量对象. 如果一个应用加载了大量的class, 那么Perm区存储的信息一般会比较大.另外大量的intern String对象也会导致Perm区不断增长。此区域大小由-XX:MaxPermSize参数进行设置. (jdk8相关参数已经改变, 这里不讨论)

案例： Groovy动态编译class, xstream String.intern

本质原因：ClassLoader.defineClass和java.lang.String.intern在大量不适宜的场景被调用.

解决方案：

方案1(直接有效): 使用btrace相关工具输出调用ClassLoader.defineClass栈信息, 从栈信息来追溯问题. (代码如下图). 但Btrace 不能trace jvm native方法(官方release btrace 1.3.1中版本声明可以trace native方法, 但尝试无效。如果你清楚如何使用，麻烦告知一下，谢谢)。

用JProfiler来trace String.intern方法栈

方案2: dump heap, 看看哪些class有异常现象(数量), String被Perm区引用的对象信息等.但这种方式不太直观，可以从String数据看看发现可疑问题，没有方案1直观。(如下图: 如果能在日常调试推荐JProfiler)

方案3: 增加-XX:+TraceClassLoading和-XX:+TraceClassUnloading, 看看哪些class加载了，哪些class卸载了. 如果一些特殊的class一直被加载而没有被卸载说明也是有问题的。(如下图)

方案4：执行jmap -permgen(jstat -gcutil 可以查看内存增长速度和区域)命令看看Perm区中的内容, 初步确定是否存在问题 (如下图)

java内存泄露场景---Java heap space

原因：长生命周期的对象引用了短生命周期(应该尽快GC回收掉)的对象，最后造成一个对象已经不能在堆区分配足够空间. 注: 这种现象不能完全肯定是内存泄露, 比如: heap本身的设置的过小.

案例： 我个人没有遇到过这种案例, 但模拟过这种情形的Demo: 参考我的《深入浅出JProfiler》文章, 也学习过其他同学的案例: 例如:参数过大并且频繁超时导致内存泄露

解决方案：

1. 触发FullGC, dump live heap. 标记堆中对象数量, 重点关注可疑对象
2. 触发FullGC, dump live heap. 标记堆中对象数量, 重点关注可疑对象
3. 对比步骤1和步骤2 相同对象的数量和大小, 找出可疑对象一一进行排查确认。
4. 如果步骤3依然无法明确有问题的对象, 那就多执行几次步骤1和步骤2。在此过程中可以调整GC触发时间, 模拟真实的故障场景 :)
5. 看看GC后堆的大小是否增长, 如果没有不断增长, 并且持续一段较长时间, 那基本正常。