ClassLoader引起内存泄漏问题

　　在重新部署你的应用程序到应用服务器(比如tomcat、weblogic等)时,你是否也遇到过 java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space error? 是否也曾一边抱怨这个应用服务器，一边重启，然后继续你的工作，同时脑子里还在想着这一定是该服务器的一个BUG。那些应用服务器开发者们，应该仔细一点，对吗？或许吧，但是你有想过，这的的确确是你的过错吗？

　　我们先看一下下面这段代码，看似没有任何问题的一个Servlet类：

public class MyServlet extends HttpServlet {
　　protected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
　　　　// Log at a custom level
　　　　Level customLevel = new Level("OOPS", 555) {};
　　　　Logger.getLogger("test").log(customLevel, "doGet() called");
　　}
}

　　试着重复发布这个例子几次，最终你会看到java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space error。

　　问题描述：

　　使用应用程序服务器(比如Glassfish、Tomcat等)，我们可以同时部署多个应用程序。而应用的开发总是迭代进行的，添加或者改变现有的代码可能像家常便饭一样。然后，为了测试新的改动，你重新编译，然后重新部署，而不影响其他已经发布的应用程序(这种方式称之为热部署)，因为不用重启应用服务器。这种热部署的机制很多应用服务器都支持（比如Glassfish,Tomcat等）。

　　而热部署的实现方式，就是使用不同的classloader去加载每一个应用程序。简单地说，一个classloader就是一个从jar文件中加载.class文件的简单的类。当你卸载应用时，该classloader连同所有由该classloader加载的类都将被垃圾回收掉(可能不会立即回收，但是没用任何引用的对象，最终都会被gc回收)。

　　但是，有时候有些对象会防不胜防地引用到classloader，这样gc就无法对其进行回收。这就是java.lang.OutOfMemoryError：PermGen space error 的由来。

　　永久区

　　什么是永久区？java虚拟机中的内存被分为几个部分，其中一个部分被称之为永久区，或者方法区。这个区域是用来加载类文件的。这个区域的大小在JVM中是固定的，当JVM运行之后，该区域大小不会改变。你可以通过-XX:MaxPermSize参数来指定该区域的大小。在Sun 的HotSpot虚拟机里，该值默认是64MB

　　如果存在classloader泄露，而你又经常加载新的类，那么最终这块区域将被使用完，尽管整个堆被占用的很少。就算你使用了-Xmx参数也无济于事，因为该参数只会影响整个堆的大小，但是不会影响该方法区的大小。

　　比如下这段简短的代码：

private void x1() {
    for (;;) {
        List c = new ArrayList();
    }
}

　　这段代码持续地分配内存，但是这个应用并不会内存溢出。那是因为这些被创建的对象都是可以被垃圾回收的，当没有足够的内存去创建新的对象时，gc将会对那些死对象(没有被任何对象引用的对象(s))进行回收。

　　首先，我们再次简化上面Servlet，看一下内存引用图。

public class Servlet1 extends HttpServlet {
    private static final String STATICNAME = "Simple";

    protected void doGet(HttpServletRequest request,         
    HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {}
}

　　当上面的Servlet被加载之后，内存中将会有如下对象：

　　图中被application classloader加载的类用黄色标识，其余的使用绿色可以看到，一个容器对象(Container)引用了两个对象，一个是用于加载该应用程序的classloader，还有一个引用到了Servlet1（主要为了当有web请求进来的时候，可以执行doGet()方法）需要注意的是，STAtICNAME 对象是被Servlet1的class对象持有的。其他需要注意的是：

　　1、 像每个对象一样，Servlet1实例引用了其class对象
　　2、 每一个class对象都引用了加载它的classloader对象
　　3、 每一个classloader对象都持有着所有由它加载的类对象

　　这里一个重要的结果是：如果其他classloader加载的对象引用了由AppClassLoader加载的对象，那么所有由AppClassLoader加载的类都将无法被gc回收。当应用程序被销毁的时候，容器对象(Container)取消对Servlet1和AppClassLoader的引用。这个时候的内存引用图如下：

　　正如图所示，所有的类对象都是无法到达的，因此这些对象都将被gc回收。现在我们看一下，使用最上面的那个例子会发生什么。

public class LeakServlet extends HttpServlet {
    private static final String STATICNAME = "This leaks!";
    private static final Level CUSTOMLEVEL = new Level("test", 550) {}; // anon class!

    protected void doGet(HttpServletRequest request,     
    HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {
    Logger.getLogger("test").log(CUSTOMLEVEL, "doGet called");
}
}

　　请注意，CUSTOMLEVEL的类是一个匿名类，这是因为Level的构造函数是protected大的。我们看下对应的内存引用图：

　　从这个图片你可以看到一些意外的结果，Level 类引用了所有被创建的Level实例。JDK中Level的构造函数如下：

protected Level(String name, int value, String resourceBundleName) {
    if (name == null) {
       throw new NullPointerException();
    }
    this.name = name;
    this.value = value;
    this.resourceBundleName = resourceBundleName;
    synchronized (Level.class) {
        known.add(this);
    }
}

　　其中,known是Level中的一个静态的ArrayList。那么，现在当该应用被销毁时，会发生什么？

　　只有LeakServlet对象可以被gc回收。因为AppClassloader之外的对象引用了CUSTOMLEVEL，导致CUSTOMLEVEL匿名类无法被gc回收，间接导致AppClassLoader也不能被gc回收，最终导致所有被AppClassLoader加载的类都无法被gc回收。

　　总结：如果由一个classloader加载的对象被另一个classloader加载的对象引用，可能会引起classloader内存泄露。

　　为什么classloader内存泄露值得注意：

1、如果一个classloader存在内存泄露，那么它将会一直持有其加载的所有类对象，而每个类对象又持有了其所有静态变量。而在一般的应用程序当中，静态对象中常常维护了对象的缓存，单例对象以及各种配置和应用程序状态等数据。即使，在你的应用中也许没有任何静态的缓存，那也不意味着你使用的框架以及一些第三方资源不会这么做。因此，classloader内存泄露，导致的后果是往往是很惨重的。

2、那么classloader内存泄露，很难发生吗？错。一不小心引用了一个由另一个classloader加载的对象，就会导致classloader内存泄露。尽管这个对象似乎是无害的，但是，它依然维持了classloader的引用和所有相关的应用程序数据。应用中一个这样的误操作可能将会导致最终的java.lang.OutOfMemoryError:PermGen space error
所以，classloader内存泄露，很容易发生。

posted @ 2020-07-02 10:59 jingyi_up 阅读(1548) 评论(1) 编辑收藏举报

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ClassLoader引起内存泄漏问题

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