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JVM|03 内存溢出实战

本贴最后更新于 1907 天前，其中的信息可能已经时异事殊

实战 内存溢出定位与分析

环境搭建

/**
 * 模拟测试插入一百万条字符串[image.png](https://b3logfile.com/file/2019/08/image-dd10de62.png)                str += UUID.randomUUID().toString();
            }
            list.add(str);
        }
        System.out.println("ok");
    }
}

结果：

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid10272.hprof ...
Heap dump file created [8323049 bytes in 0.028 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
at java.util.Arrays.copyOf(Arrays.java:3332)
at java.lang.AbstractStringBuilder.ensureCapacityInternal(AbstractStringBuilder.java:124)
at java.lang.AbstractStringBuilder.append(AbstractStringBuilder.java:448)
at java.lang.StringBuilder.append(StringBuilder.java:136)
at cn.jeff.test.Test01.main(Test01.java:18)

Process finished with exit code 1

参数中设置了输出 dump 文件，默认输出在项目根目录下。

问题分析（基于 MAT）：

image.png
可以看出 87.93% 的内存被 Object[]数组占用了，通常情况下不会出现这么高的占用
再去看详细的数据情况：
image.png
可以看出在 Object[]数组中装满了刚才生产的 UUID，导致了最后的系统内存溢出问题。

分析线程执行情况：jstack

线程知识回顾

image.png
线程的六种状态

  1. 初始态（NEW）
    创建一个 Thread 对象，但还未调用 start()启动线程时，线程处于初始态。
  2. 运行态（RUNNABLE），在 Java 中，运行态包括 就绪态 和 运行态。
    2.1 就绪态 :
    该状态下的线程已经获得执行所需的所有资源，只要 CPU 分配执行权就能运
    行。
    所有就绪态的线程存放在就绪队列中。
    2.2 运行态 :
    获得 CPU 执行权，正在执行的线程。
    由于一个 CPU 同一时刻只能执行一条线程，因此每个 CPU 每个时刻只有一条
    运行态的线程。
  3. 阻塞态（BLOCKED）
    当一条正在执行的线程请求某一资源失败时，就会进入阻塞态。
    而在 Java 中，阻塞态专指请求锁失败时进入的状态。
    由一个阻塞队列存放所有阻塞态的线程。
    处于阻塞态的线程会不断请求资源，一旦请求成功，就会进入就绪队列，等待执
    行。
  4. 等待态（WAITING）
    当前线程中调用 wait、join、park 函数时，当前线程就会进入等待态。
    也有一个等待队列存放所有等待态的线程。
    线程处于等待态表示它需要等待其他线程的指示才能继续运行。
    进入等待态的线程会释放 CPU 执行权，并释放资源（如：锁）
  5. 超时等待态（TIMED_WAITING）
    当运行中的线程调用 sleep(time)、wait、join、parkNanos、parkUntil 时，就
    会进入该状态；
    它和等待态一样，并不是因为请求不到资源，而是主动进入，并且进入后需要其
    他线程唤醒；
    进入该状态后释放 CPU 执行权 和 占有的资源。
    与等待态的区别：到了超时时间后自动进入阻塞队列，开始竞争锁。
  6. 终止态（TERMINATED）
    线程执行结束后的状态。

实战：死锁问题

构建死锁环境

public class TestDeadLock {

    //    定义两个锁
    private static Object obj1 = new Object();
    private static Object obj2 = new Object();

    public static void main(String[] args) {
//        创建初始态线程
        Thread thread1 = new Thread(new Thread1());
        Thread thread2 = new Thread(new Thread2());
//        就绪态
        thread1.start();
        thread2.start();

    }

    //    第一个线程
    private static class Thread1 implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (obj1) {
//                此时得到了obj1这个锁
                System.out.println("Thread1得到了obj1这把锁！");
                try {
//                停下来休息两秒 为了让Thread2得到obj2这把锁 造成死锁 sleep方法是不会释放锁的
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (obj2) {
                    System.out.println("Thread1得到了obj2这把锁！");
                }
            }
        }
    }

    //    第二个线程
    private static class Thread2 implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
//        得到obj2这把锁
            synchronized (obj2) {
                System.out.println("Thread2得到了obj2这把锁！");
                try {
//            为了让obj1被先得到
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
//            得到obj1
                synchronized (obj1) {
                    System.out.println("Thread2得到了obj1这把锁！");
                }
            }
        }
    }
}

结果

[root@hadoop101 jvm]# javac TestDeadLock.java 
[root@hadoop101 jvm]# java TestDeadLock
Thread1得到了obj1这把锁！
Thread2得到了obj2这把锁！
# 程序卡在这里

保持程序的运行状态，另外创建一个 xshell 命令行窗口

# 通过jps找到运行的TestDeadLock程序的端口
[root@hadoop101 ~]# jps
2956 TestDeadLock
3038 Jps
1967 Bootstrap
# 指令格式： jstack 端口号
[root@hadoop101 ~]# jstack 2956
2019-08-16 02:43:12
Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.111-b14 mixed mode):

"Attach Listener" #11 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007ffa54001000 nid=0xbf4 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"DestroyJavaVM" #10 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007ffa7c008800 nid=0xb8d waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"Thread-1" #9 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007ffa7c0ca800 nid=0xb97 waiting for monitor entry [0x00007ffa6c51d000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at TestDeadLock$Thread2.run(TestDeadLock.java:52)
- waiting to lock <0x00000000e345be78> (a java.lang.Object)
- locked <0x00000000e345be88> (a java.lang.Object)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

"Thread-0" #8 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007ffa7c0c9000 nid=0xb96 waiting for monitor entry [0x00007ffa6c61e000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at TestDeadLock$Thread1.run(TestDeadLock.java:31)
- waiting to lock <0x00000000e345be88> (a java.lang.Object)
- locked <0x00000000e345be78> (a java.lang.Object)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

"Service Thread" #7 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007ffa7c0b3000 nid=0xb94 runnable [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C1 CompilerThread1" #6 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007ffa7c0b0000 nid=0xb93 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"C2 CompilerThread0" #5 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007ffa7c0ad800 nid=0xb92 waiting on condition [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"Signal Dispatcher" #4 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007ffa7c0ac000 nid=0xb91 runnable [0x0000000000000000]
   java.lang.Thread.State: RUNNABLE

"Finalizer" #3 daemon prio=8 os_prio=0 tid=0x00007ffa7c079000 nid=0xb90 in Object.wait() [0x00007ffa6cc24000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
at java.lang.Object.wait(Native Method)
- waiting on <0x00000000e3408e98> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:143)
- locked <0x00000000e3408e98> (a java.lang.ref.ReferenceQueue$Lock)
at java.lang.ref.ReferenceQueue.remove(ReferenceQueue.java:164)
at java.lang.ref.Finalizer$FinalizerThread.run(Finalizer.java:209)

"Reference Handler" #2 daemon prio=10 os_prio=0 tid=0x00007ffa7c074800 nid=0xb8f in Object.wait() [0x00007ffa6cd25000]
   java.lang.Thread.State: WAITING (on object monitor)
at java.lang.Object.wait(Native Method)
- waiting on <0x00000000e3406b40> (a java.lang.ref.Reference$Lock)
at java.lang.Object.wait(Object.java:502)
at java.lang.ref.Reference.tryHandlePending(Reference.java:191)
- locked <0x00000000e3406b40> (a java.lang.ref.Reference$Lock)
at java.lang.ref.Reference$ReferenceHandler.run(Reference.java:153)

"VM Thread" os_prio=0 tid=0x00007ffa7c06d000 nid=0xb8e runnable 

"VM Periodic Task Thread" os_prio=0 tid=0x00007ffa7c0b6000 nid=0xb95 waiting on condition 

JNI global references: 6


Found one Java-level deadlock:
=============================
"Thread-1":
  waiting to lock monitor 0x00007ffa600062c8 (object 0x00000000e345be78, a java.lang.Object),
  which is held by "Thread-0"
"Thread-0":
  waiting to lock monitor 0x00007ffa60004e28 (object 0x00000000e345be88, a java.lang.Object),
  which is held by "Thread-1"

Java stack information for the threads listed above:
===================================================
"Thread-1":
at TestDeadLock$Thread2.run(TestDeadLock.java:52)
- waiting to lock <0x00000000e345be78> (a java.lang.Object)
- locked <0x00000000e345be88> (a java.lang.Object)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
"Thread-0":
at TestDeadLock$Thread1.run(TestDeadLock.java:31)
- waiting to lock <0x00000000e345be88> (a java.lang.Object)
- locked <0x00000000e345be78> (a java.lang.Object)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

# 系统提示发现一个死锁
Found 1 deadlock.

死锁分析：

"Thread-1" #9 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007ffa7c0ca800 nid=0xb97 waiting for monitor entry [0x00007ffa6c51d000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at TestDeadLock$Thread2.run(TestDeadLock.java:52)
- waiting to lock <0x00000000e345be78> (a java.lang.Object)
- locked <0x00000000e345be88> (a java.lang.Object)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

"Thread-0" #8 prio=5 os_prio=0 tid=0x00007ffa7c0c9000 nid=0xb96 waiting for monitor entry [0x00007ffa6c61e000]
   java.lang.Thread.State: BLOCKED (on object monitor)
at TestDeadLock$Thread1.run(TestDeadLock.java:31)
- waiting to lock <0x00000000e345be88> (a java.lang.Object)
- locked <0x00000000e345be78> (a java.lang.Object)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

可以看出：
Thread-1：正在手握着 0x00000000e345be88 这个锁，等待着 0x00000000e345be78 的获取；
Thread-0：正在手握着 0x00000000e345be78 这个锁，等待着 0x00000000e345be88 的获取；

VisualVM 工具的使用

简介

VisualVM，能够监控线程，内存情况，查看方法的 CPU 时间和内存中的对 象，已被 GC 的对象，反向查看分配的堆栈(如 100 个 String 对象分别由哪几个对象分配出来的)。
VisualVM 使用简单，几乎 0 配置，功能还是比较丰富的，几乎囊括了其它 JDK 自带命令的所有功能。
1、内存信息
2、线程信息
3、Dump 堆（本地进程）
4、Dump 线程（本地进程）
5、打开堆 Dump。堆 Dump 可以用 jmap 来生成。
6、打开线程 Dump
7、生成应用快照（包含内存信息、线程信息等等）
8、性能分析。
9、CPU 分析（各个方法调用时间，检查哪些方法耗时多）
10、内存分析（各类对象占用的内存，检查哪些类占用内存多

使用方法

启动

VisualVM 在 jdk 的安装目录的 bin 下面有 jvisualvm.exe，打开便可使用。

  • JVM

    JVM（Java Virtual Machine）Java 虚拟机是一个微型操作系统，有自己的硬件构架体系，还有相应的指令系统。能够识别 Java 独特的 .class 文件（字节码），能够将这些文件中的信息读取出来，使得 Java 程序只需要生成 Java 虚拟机上的字节码后就能在不同操作系统平台上进行运行。

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