【原创】浅谈内存泄露

前言

这个话题已经是老生常谈了，之所以又被我拎出来，是因为博主隔壁的一个童鞋最近写了一篇叫做《ThreadLocal内存泄露》的文章，我就不上链接了，因为写的实在是。。（省略一万字）
重点是写完后，还被我问懵了。出于人道主义关怀，博主很不要脸的再写一篇。

正文

定义

首先，我们要先谈一下定义，因为一堆人搞不懂内存溢出和内存泄露的区别。
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。(博主不要脸的找你多要几次钱，你就没钱了，就是这个道理。)

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。
我记得，我曾经有一次，就遇到项目刚上线的时候好好的。结果随着时间的堆积，报了OutOfMemoryError: PermGen space。
说到这个PermGen space，突然间，一阵洪荒之力，从博主体内喷涌而出，一定要介绍一下这个方法区，不过点到为止，毕竟这不是在讲《jvm从入门到放弃》。
方法区:出自java虚拟机规范, 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。

实例

在stackoverflow上，有一个问题，如下所示

I just had an interview, and I was asked to create a memory leak with Java. Needless to say I felt pretty dumb having no clue on how to even start creating one.

大致就是，因为面试需要手写一段内存泄露的程序，然后提问的人突然懵逼了，于是很多大佬纷纷给出回答。
案例一
此例子出自《算法》(第四版)一书，我简化了一下

    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();
}

解决方案就是。。。嗯，大家应该都会。。你敢说你不会调close()方法。
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

  <!--The connectors can use a shared executor, you can define one or more named thread pools-->
    <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。

另外，servlet的doGet方法里面创建new LocalVariable()的时候使用的是webappclassloader。
那么
LocalVariable对象没有释放 -> LocalVariable.class没有释放 -> webappclassloader没有释放 -> webappclassloader加载的所有类也没有被释放，也造成了内存泄露。

除此之外，你在eclipse中，做一个reload操作，工作线程池里面的线程还是一直存在的，并且线程里面的threadLocal变量并没有被清理。而reload的时候，又会新构建一个webappclassloader，重复上述步骤。多reload几次，就内存溢出。
不过Tomcat7.0以后，你每做一次reload,会清理工作线程池中线程的threadLocals变量。因此，这个问题在tomcat7.0后，不会存在。

ps: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。

作者：孤独烟 出处： http://rjzheng.cnblogs.com/

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