《性能测试总结之内存泄露和内存溢出》由会员分享，可在线阅读，更多相关《性能测试总结之内存泄露和内存溢出（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、性能测试总结之内存泄露和内存溢出2009-12-10 作者：yunshuai 来源：Taobao QA Team 刚刚做完了一个项目的性能测试，“有幸” 也遇到了内存泄露的案例，所以在此和大家分享一下。主要从以下几部分来说明，关于内存和内存泄露、溢出的概念，区分内存泄露和内存溢出；内存的区域划分，了解 GC 回收机制；重点关注如何去监控和发现内存问题；此外分析出问题还要如何解决内存问题。下面就开始本篇的内容：第一部分 概念众所周知，java 中的内存 java 虚拟机自己去管理的，他不想 C+需要自己去释放。笼统地去讲，java 的内存分配分为两个部分，一个是数据堆，一个是栈。程序在运行的时候
2、一般分配数据堆，把局部的临时的变量都放进去，生命周期和进程有关系。但是如果程序员声明了 static 的变量，就直接在栈中运行的，进程销毁了，不一定会销毁 static 变量。另外为了保证 java 内存不会溢出， java 中有垃圾回收机制。 System.gc()即垃圾收集机制是指 jvm 用于释放那些不再使用的对象所占用的内存。java 语言并不要求 jvm 有 gc，也没有规定 gc 如何工作。垃圾收集的目的在于清除不再使用的对象。gc 通过确定对象是否被活动对象引用来确定是否收集该对象。而其中，内存溢出就是你要求分配的 java 虚拟机内存超出了系统能给你的，系统不能满足需求，于是产
3、生溢出。内存泄漏是指你向系统申请分配内存进行使用(new)，可是使用完了以后却不归还(delete)，结果你申请到的那块内存你自己也不能再访问 ,该块已分配出来的内存也无法再使用，随着服务器内存的不断消耗，而无法使用的内存越来越多，系统也不能再次将它分配给需要的程序，产生泄露。一直下去，程序也逐渐无内存使用，就会溢出。第二部分 原理JAVA 垃圾回收及对内存区划分在 Java 虚拟机规范中，提及了如下几种类型的内存空间： 栈内存（Stack）：每个线程私有的。 堆内存（Heap）：所有线程公用的。 方法区（Method Area）：有点像以前常说的 “进程代码段”，这里面存放了每个加载类的反射
4、信息、类函数的代码、编译时常量等信息。 原生方法栈（Native Method Stack）：主要用于 JNI 中的原生代码，平时很少涉及。而 Java 的使用的是堆内存， java 堆是一个运行时数据区，类的实例(对象)从中分配空间。Java 虚拟机(JVM) 的堆中储存着正在运行的应用程序所建立的所有对象，“ 垃圾回收 ”也是主要是和堆内存（Heap）有关。垃圾回收的概念就是 JAVA 虚拟机（JVM）回收那些不再被引用的对象内存的过程。一般我们认为正在被引用的对象状态为“alive”,而没有被应用或者取不到引用属性的对象状态为“dead” 。垃圾回收是一个释放处于”dead” 状态的对象
5、的内存的过程。而垃圾回收的规则和算法被动态的作用于应用运行当中，自动回收。JVM 的垃圾回收器采用的是一种分代（generational ）回收策略，用较高的频率对年轻的对象 (young generation)进行扫描和回收，这种叫做 minor collection，而对老对象(old generation) 的检查回收频率要低很多，称为 major collection。这样就不需要每次 GC 都将内存中所有对象都检查一遍，这种策略有利于实时观察和回收。（Sun JVM 1.3 有两种最基本的内存收集方式：一种称为 copying 或 scavenge，将所有仍然生存的对象搬到另外一块内
6、存后，整块内存就可回收。这种方法有效率，但需要有一定的空闲内存，拷贝也有开销。这种方法用于 minor collection。另外一种称为 mark-compact，将活着的对象标记出来，然后搬迁到一起连成大块的内存，其他内存就可以回收了。这种方法不需要占用额外的空间，但速度相对慢一些。这种方法用于 major collection. ）一些对象被创建出来只是拥有短暂的生命周期，比如 iterators 和本地变量。另外一些对象被创建是拥有很长的生命周期，比如 高持久化对象等。垃圾回收器的分代策略是把内存区划分为几个代，然后为每个代分配一到多个内存区块。当其中一个代用完了分配给他的内存后，JV
7、M 会在分配的内存区内执行一个局部的 GC（也可以叫 minor collection）操作，为了回收处于“dead”状态的对象所占用的内存。局部 GC 通常要不 Full GC 要快很多。 JVM 定义了两个代，年轻代（yong generation）（有时称为“nursery”托儿所）和老年代(old generation)。年轻代包括 “Eden space（伊甸园）”和两个“survivor spaces”。虚拟内存初始化的时候会把所有对象都分配到 Eden space，并且大部分对象也会在该区域被释放。 当进行 minor GC 的时候，VM 会把剩下的没有释放的对象从 Eden s
8、pace 移动到其中一个 survivor spaces 当中。此外， VM 也会把那些长期存活在 survivor spaces 里的对象移动到 老生代的“tenured” space 中。当 tenured generation 被填满后，就会产生 Full GC，Full GC 会相对比较慢因为回收的内容包括了所有的 live 状态的对象。pemanet generation 这个代包括了所有 java虚拟机自身使用的相对比较稳定的数据对象，比如类和对象方法等。关于代的划分，可以从下图中获得一个概况：如果垃圾回收器影响了系统的性能，或者成为系统的瓶颈，你可以通过自定义各个代的大小来优化它
9、的性能。使用 JConsole，可以方便的查看到当前应用所配置的垃圾回收器的各个参数。想要获得更详细的参数，可以参考以下调优介绍：Tuning Garbage collection with the 5.0 HotSpot VMhttp:/ Space (heap)： 内存最初从这个线程池分配给大部分对象。Survivor Space (heap)：用于保存在 eden space 内存池中经过垃圾回收后没有被回收的对象。Tenured Generation (heap)：用于保持已经在 survivor space 内存池中存在了一段时间的对象。Permanent Generation (n
10、on-heap): 保存虚拟机自己的静态(refective)数据，例如类（class）和方法（method）对象。Java 虚拟机共享这些类数据。这个区域被分割为只读的和只写的，Code Cache (non-heap):HotSpot Java 虚拟机包括一个用于编译和保存本地代码（native code）的内存，叫做“代码缓存区” （code cache）第三部分 监控（工具发现问题）谈到内存监控工具，JConsole 是必须要介绍的，它是一个用 JAVA 写的 GUI 程序，用来监控 VM，并可监控远程的 VM，易用且功能强大。具体可监控 JAVA内存、JAVA CPU 使用率、线程执
11、行情况、加载类概况等，Jconsole 需要在 JVM 参数中配置端口才能使用。由于是 GUI 程序，界面可视化，这里就不做详细介绍，具体帮助支持文档请参阅性能测试 JConsole 使用方法总结：http:/ 的使用方法.aspx或者参考 SUN 官网的技术文档：http:/J 在实际测试某一个项目时，内存出现泄露现象。起初在性能测试的 1 个小时中，并不明显，而在稳定性测试的时候才发现，应用的 HSF 调用在经过几个小时运行后，就出现性能明显下降的情况。在服务日志中报大量 HSF 超时，但所调用系统没有任何超时日志，并且压力应用的 load 都很低。经过查看日志后，认为应用可能存在内存泄漏
12、。通过 jconsole 以及 jmap 工具进行分析发现，确实存在内存泄漏问题，其中 PS Old Gen 最终达到占用 100%的占用。如图所示：从上图可以看到，虽然每次 Full GC，JVM 内存会有部分回收，但回收并不彻底，不可回收的内存对象会越来越多，这样便会出现以上的一个趋势。在 Full GC 无法回收的对象越来越多时，最终已使用内存达到系统分配的内存最大值，系统最后无内存可分配，最终 down 机。第四部分 分析经过开发和架构师对应用的分析，查看此时内存队列，看哪个对象占用数据最多，再利用 jmap 命令，对线程数据分析，如下所示：num #instances #bytes
13、class name-1: 9248056 665860032 com.taobao.matrix.mc.domain.*2: 9248031 295936992 com.taobao.matrix.*3: 9248068 147969088 java.util.*4: 1542111 37010664 java.util.Date前三个 instances 不断增加，指代的是同一个代码逻辑，异步分发的问题，堵塞消息，回收多次都无法回收成功。导致内存溢出。此外，对应用的性能单独做了压测，他的性能只能支撑到一半左右，故发送消息的 TPS，应用肯定无法处理过来，导致消息堆积，而 JAVA 垃圾回收
14、期认为这些都是有用的对象，导致内存堆积，直至系统崩溃。调优方法由于具体调优方法涉及到应用的配置信息，故在此暂不列出，可以参考性能测试小组发布的性能测试调优宝典第四部分 总结内存溢出主要是由于代码编写时对某些方法、类应用不合理，或者没有预估到临时对象会占用很大内存量，或者把过多的数据放入 JVM 缓存，或者性能压力大导致消息堆积而占用内存，以至于在性能测试时，生成庞大数量的临时对象，GC 时没有做出有效回收甚至根本就不能回收，造成内存空间不足，内存溢出。如果编码之前，对内存使用量进行预估，对放在内存中的数据进行评估，保证有用的信息尽快释放，无用的信息能够被 GC 回收，这样在一定程度上是可以避免内存溢出问题的。
