【原创】浅谈内存泄露

前言

这个话题已是老生常谈了，之因此又被我拎出来，是由于博主隔壁的一个童鞋最近写了一篇叫作《ThreadLocal内存泄露》的文章，我就不上连接了，由于写的实在是。。（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，咱们要先谈一下定义，由于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。可是无耻的博主，不把钱还你了。（没退还）
关系:屡次的内存泄露，会致使内存溢出。(博主不要脸的找你多要几回钱，你就没钱了，就是这个道理。)

危害

ok，你们在项目中有没遇到过java程序愈来愈卡的状况。
由于内存泄露，会致使频繁的Full GC，而Full GC 又会形成程序停顿，最后Crash了。所以，你会感受到你的程序愈来愈卡，愈来愈卡，而后你就被产品经理鄙视了。顺便提一下，咱们之因此JVM调优，就是为了减小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，忽然间，一阵洪荒之力，从博主体内喷涌而出，必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，在不一样虚拟机里头实现是不同的，最典型的就是永久代(PermGen space)和元空间(Metaspace)。

jdk1.8之前:实现方法区的叫永久代。由于在好久远之前，java以为类几乎是静态的，而且不多被卸载和回收，因此给了一个永久代的雅称。所以，若是你在项目中，发现堆和永久代一直在不断增加，没有降低趋势,回收的速度根本赶不上增加的速度，不用说了，这种状况基本能够肯定是内存泄露。

jdk1.8之后:实现方法区的叫元空间。Java以为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。而且为永久代设置空间大小也是很难肯定的。所以，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，咱们就避开了设置永久代大小的问题。可是，这种状况下，一旦发生内存泄露，会占用你的大量本地内存。若是你发现，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）经过jps查找java进程id。
（2）经过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，借助工具分析是哪一个对象太多了。基本能定位到问题在哪。

实例

在stackoverflow上，有一个问题，以下所示

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.

大体就是，由于面试须要手写一段内存泄露的程序，而后提问的人忽然懵逼了，因而不少大佬纷纷给出回答。
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以后，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
这个实际上是一堆例子，这些例子形成内存泄露的缘由都是相似的，就是不关闭流，具体的，能够是文件流，socket流，数据库链接流，等等
具体以下，没关文件流

try {
    BufferedReader br = new BufferedReader(new FileReader(inputFile));
    ...
    ...
} catch (Exception e) {
    e.printStacktrace();
}

再好比，没关闭链接

try {
    Connection conn = ConnectionFactory.getConnection();
    ...
    ...
} catch (Exception e) {
    e.printStacktrace();
}

解决方案就是。。。嗯，你们应该都会。。你敢说你不会调close()方法。
案例三
讲这个例子前，你们对ThreadLocal在Tomcat中引发内存泄露有了解么。不过，我要说一下，这个泄露问题，和ThreadLocal自己关系不大，我看了一下官网给的例子，基本都是属于使用不当引发的。
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，可能很差理解，咱们略做改动。

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，可是没有被remove，这样该变量就随着线程回到了线程池中。另外屡次访问该servlet可能用的不是工做线程池里面的同一个线程，这会致使工做线程池里面多个线程都会存在内存泄露。

另外，servlet的doGet方法里面建立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加载的全部类也没有被释放，也形成了内存泄露。

除此以外，你在eclipse中，作一个reload操做，工做线程池里面的线程仍是一直存在的，而且线程里面的threadLocal变量并无被清理。而reload的时候，又会新构建一个webappclassloader，重复上述步骤。多reload几回，就内存溢出。
不过Tomcat7.0之后，你每作一次reload,会清理工做线程池中线程的threadLocals变量。所以，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,并不是每次web请求时候程序运行的ThreadLocal都是惟一的。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,因为Tomcat使用了线程池,线程是可能存在复用状况。