jvm内存泄漏问题分析过程

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问题现象:线上系统突然运行缓慢,CPU飙升,甚至到100%,以及Full GC次数过多,接着就是各种报警:例如接口超时报警等。此时急需快速线上排查问题。

核心排查步骤:

1.执行“top”命令:查看所有进程占系统CPU的排序。极大可能排第一个的就是咱们的java进程(COMMAND列)。PID那一列就是进程号。

2.执行“top -Hp 进程号”命令:查看java进程下的所有线程占CPU的情况。

3.执行“printf "%x 10"命令 :后续查看线程堆栈信息展示的都是十六进制,为了找到咱们的线程堆栈信息,咱们需要把线程号转成16进制。例如, printf "%x 10145"   -》打印:a,那么在jstack中线程号就是0xa.

4.执行 “jstack 进程号 | grep 线程ID” 查找某进程下  -》线程ID(jstack堆栈信息中的nid)=0xa的线程堆栈信息。如果“"VM Thread" os_prio=0 tid=0x00007f871806e000 nid=0xa runnable”,第一个双引号圈起来的就是线程名,如果是“VM Thread”这就是虚拟机GC回收线程了

5.执行“jstat -gcutil 进程号 统计间隔毫秒 统计次数(缺省代表一致统计)”,查看某进程GC持续变化情况,如果发现返回中FGC很大且一直增大-》确认Full GC! 也可以使用“jmap -heap 进程ID”查看一下进程的堆内从是不是要溢出了,特别是老年代内从使用情况一般是达到阈值(具体看垃圾回收器和启动时配置的阈值)就会进程Full GC。

6.执行“jmap -dump:format=b,file=filename 进程ID”,导出某进程下内存heap输出到文件中。可以通过eclipse的mat工具查看内存中有哪些对象比较多。

以下是发现解决问题的具体流程。

   1:通过#top命令查看,我的java服务确实把CPU几乎占满了,如图

   

   可看到18400这个进程CPU占用达到了1200%,这确实不太正常,那么我们接下来分析到底哪些线程占用了CPU

  2:通过#top -Hp 18400这条命令我们可以看到这个进程中线程的情况,部分截图如下。

   

  通过截图可以看到,前面的线程占用的CPU是比较高的,那我们就具体分析这些线程 

  3:我们通过#jstack 18400>18400.txt命令将这个java进程的线程栈给抓出来,可以多抓几次做个对比。

  我们以18414这个线程为例,将它转成16进制,linux可以用终端通过命令#printf "%x" 18414将线程id转为16进制为47ee,那么我们接下来在文件里找47ee这个线程在干什么,部分截图如下

  

   我们可以看到47ee是个垃圾回收线程;我们对其他占用CPU高的线程做相同的操作,发现都是GC线程。说明这个java服务一直在GC,这很不正常。那么我们接下来分析GC情况。

  4:我们通过命令#jstat -gcutil 18400 1000 100来查看接下开的GC情况,部分截图如下

    

   是不是很直观,通过YGC这一列发现younggc次数没有增加,但是通过FGC这一列看到fullgc的次数一直在增加,可怕的是老年代并没有回收(通过O这列看出来)。

  这时候你是不是想起来了一个名词:内存泄露。没错,接下来我们就需要分析哪里出现了内存泄露。

  5:我们可以通过#jmap -dump:live,format=b,file=18400.dump 18400将这个进程当前的堆给dump下来。注意,这个文件可以看成是堆的快照,所以当前堆有多大,dump下来差不多也有多大。我dump下来的差不多2G。

  有了这个文件,我们需要分析,你可以用命令jhat分析,当然我们常用的是功能比较强大的图形化工具,如JDK自带的visualvm,也可以用第三方的JProfiler(我用的是这个),如果你用Eclipse,也可以安装MAT插件。这些工具都能分析堆dump文件。

  需要注意的是,由于dump文件可能比较大,所以所需分析工具的内存也比较大,最好在性能比较好的机器上进行分析。

  下面是我的JProfiler分析的部分截图

  

   是不是很直观,有个对象占了97%的内存。那么接下来需要分析这个对象在哪产生,在哪被引用。我这里很明显是这个LinkedList占用了全部空间,那么就去分析这个LinkedList里面都存了些什么,这些有可能需要结合你的代码,我就不细说了。

  我分析出来的是ElasticSearch的客户端工具JestClient的异步请求队列太长了,整个List里面的节点都是异步请求信息,大概生成了10多万个。消费不及时又无法被回收,所以产生了内存泄露。(注意,使用线程池也有可能会出现这个情况)

  6:分析出了原因,那么接下来就解决问题。因为我当时急着上线,不知道JestClient的异步队列长度怎么配,就暂时把异步改成了同步,暂时解决了这个问题。上线后查看CPU,垃圾回收等情况确实恢复了正常。

  总的来说,上面的6步是一个完整的分析解决jvm虚拟机内存泄露的流程,当然可能有不完善的地方,但大体思路是没错的。

  通过这篇文章,我们可以总结出以下几点:

  1:如何分析Java服务占用CPU过高的问题

  2:使用Java各种队列的时候一定要关注队列的长度,预防内存泄露。

  3:最好熟悉一下jvm的内存模型

 原因分析

1.内存消耗过大,导致Full GC次数过多

执行步骤1-5:

  • 多个线程的CPU都超过了100%,通过jstack命令可以看到这些线程主要是垃圾回收线程-》上一节步骤2
  • 通过jstat命令监控GC情况,可以看到Full GC次数非常多,并且次数在不断增加。--》上一节步骤5

确定是Full GC,接下来找到具体原因:

  • 生成大量的对象,导致内存溢出-》执行步骤6,查看具体内存对象占用情况。
  • 内存占用不高,但是Full GC次数还是比较多,此时可能是代码中手动调用 System.gc()导致GC次数过多,   这可以通过添加 -XX:+DisableExplicitGC来禁用JVM对显示GC的响应。

2.代码中有大量消耗CPU的操作,导致CPU过高,系统运行缓慢;

执行步骤1-4:在步骤4  jstack,可直接定位到代码行。例如某些复杂算法,甚至算法BUG,无限循环递归等等。

3.由于锁使用不当,导致死锁。

执行步骤1-4: 如果有死锁,会直接提示。关键字:deadlock. 步骤四,会打印出业务死锁的位置。

造成死锁的原因:最典型的就是2个线程互相等待对方持有的锁。

4.随机出现大量线程访问接口缓慢。

代码某个位置有阻塞性的操作,导致该功能调用整体比较耗时,但出现是比较随机的;平时消耗的CPU不多,而且占用的内存也不高。

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