内存泄漏排查

HBryce24

已于 2025-03-11 09:35:34 修改

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分类专栏： JVM 文章标签： jvm

于 2025-03-06 14:22:50 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/HBryce24/article/details/146069792

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在 JVM 中，内存泄漏（Memory Leak）指的是对象不再被使用，但因其被错误引用而无法被垃圾回收（GC），最终导致内存耗尽（OOM）。以下是排查内存泄漏的详细方法和一个具体示例：

一、内存泄漏的常见原因

长生命周期对象持有短生命周期对象的引用
- 例如：静态集合（static Map、static List）缓存数据后未清理。
未关闭的资源
- 如数据库连接、文件流、线程池未释放。
监听器或回调未注销
- 例如：注册事件监听器后未移除。
内部类隐式持有外部类引用
- 非静态内部类（如Handler、Runnable）隐式持有外部类实例。
缓存未设置淘汰策略
- 如使用WeakHashMap以外的缓存未限制大小或超时时间。

二、排查内存泄漏的步骤

1. 确认内存泄漏现象

监控工具：通过jstat观察堆内存使用情况（老年代持续增长，频繁 Full GC 但内存不释放）。
日志分析：发现java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space或GC Overhead Limit Exceeded错误。

2. 生成堆转储文件（Heap Dump）

命令行生成：

jmap -dump:format=b,file=heapdump.hprof <pid>

JVM 参数触发：添加 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError，在 OOM 时自动生成堆转储。

3. 分析堆转储文件

使用工具（如 Eclipse Memory Analyzer (MAT) 或 VisualVM）分析：

查找大对象：通过 Dominator Tree 查看占用内存最多的对象。
定位引用链：找到这些对象的 GC Root 引用链，确认为何未被回收。
重复对象分析：检查是否有同一类对象大量重复（如字符串、集合元素）。

4. 修复代码并验证

修改代码逻辑（如移除无效引用、关闭资源、清理缓存）。
通过压力测试或持续监控验证内存是否稳定。

三、内存泄漏示例与排查

场景：静态集合导致的内存泄漏

public class MemoryLeakExample {
    private static final Map<Long, byte[]> cache = new HashMap<>();

    public void addToCache(long id, byte[] data) {
        cache.put(id, data);  // 数据加入静态集合后未清理
    }

    public static void main(String[] args) {
        MemoryLeakExample example = new MemoryLeakExample();
        for (long i = 0; i < 100_000_000; i++) {
            example.addToCache(i, new byte[1024]);  // 不断填充大对象
        }
    }
}

排查过程

现象：运行后抛出 OutOfMemoryError: Java heap space。

生成堆转储：

jmap -dump:format=b,file=leak.hprof <pid>

MAT 分析：
- 打开 leak.hprof，选择 Dominator Tree。
- 发现 HashMap$Node 和 byte[] 占用最大内存。
- 查看引用链，发现 cache 是静态变量（GC Root），导致所有键值对无法回收。

修复代码：

// 方案1：限制缓存大小或添加淘汰策略
private static final Map<Long, byte[]> cache = new LinkedHashMap<>() {
    @Override
    protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry eldest) {
        return size() > 1000;  // 限制最大条目数
    }
};

// 方案2：使用弱引用（WeakHashMap）
private static final Map<Long, byte[]> cache = new WeakHashMap<>();

四、其他常见内存泄漏场景

1. 未关闭的资源

public class ResourceLeak {
    public void readFile() {
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream("largefile.txt");
            // 读取文件但未关闭 fis
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

修复：使用 try-with-resources 自动关闭资源：

try (FileInputStream fis = new FileInputStream("largefile.txt")) {
    // 读取文件
}

2. 监听器未注销

public class EventListenerLeak {
    private List<EventListener> listeners = new ArrayList<>();

    public void addListener(EventListener listener) {
        listeners.add(listener);
    }

    // 未提供 removeListener 方法，导致监听器无法移除
}