应用代码性能诊断分析之内存泄漏

程序代码中，内存有关的问题可以分为两大类：内存访问错误和内存使用错误。

内存访问错误包括读内存错误和写内存错误。读内存错误可能让程序模块返回意想不到的结果，从而导致后续的程序模块运行异常。

内存使用错误主要是指程序模块申请的内存没有正确释放，系统可用内存逐渐减少，使程序运行逐渐减慢，直至停止。

一般我们常说的内存泄漏是指堆内存的泄漏。堆内存是指程序从堆中分配的，大小任意的，使用完后必须显示释放该内存空间。

应用程序一般使用malloc，calloc，realloc,new等函数从堆中分配到一块内存，使用完后，程序必须负责相应的调用free或delete释放该内存块。

从用户使用的角度来看，内存泄露本身不会造成什么危害，一般用户可能根本不会感觉到内存泄漏的存在。但是内存泄漏是会积累的，只要执行的次数足够多，最终会耗尽所有可用内存，使软件的执行越来越慢，最后停止响应。

造成内存泄漏的原因有很多，最常见的有以下几种：

1、  分配完内存之后忘了回收。

2、  程序写法有问题，造成没办法回收。

3、  某些API函数的使用不正常，造成内存泄漏。

4、  没有及时释放。

对于如何检查程序是否内存泄漏，可以使用一些专用的内存监控工具，如MemProof 、AQTime 、 Purify 、 BundsChecker 、 JProfiler等

这里使用简单的方法，即利用Windows自带的Perfmon工具来健康程序进程的Handle Count 、Vritual Bytes 和 Working Set 3个计数器。

（1）、Handle Count记录进程当前打开的句柄个数，监视这个计数器有助于发现程序是否存在句柄类型的内存泄漏。

（2）、Vritual Bytes 记录程序进程在虚拟地址空间上使用的虚拟内存的大小，它一般总数值大于程序的Working Set。

（3）、Working Set 记录操作系统为程序进程分配的内存总量，如果这个值不断地持续增加，而Vritual Bytes却跳跃式地增加，则很可能存在内存泄漏问题。

JVM内存泄露诊断分析

对于任何应用程序来说，内存泄漏都是软件的致命伤，就JAVA来说，JAVA平台虽然有自动垃圾回收和内存托管机制，在编程上杜绝了很多内存管理的麻烦，但是同样存在内存泄漏的问题，这种内存泄露包括堆栈内存泄漏、资源内存泄漏等类型，我们真正追究到这些问题时，更应该对JAVA的JVM更多的关注。

JVM的Heap(堆)包括3部分Permanent Generation(简称PermGen)、New Generation 和 Tenured Generation（又叫Old区）

PermGen是JVM自用的区域，是内存的永久保护区，用于存放反射代理和Class，Class在被装载时就会被放到这个区域中，所以如果web服务器应用的Class相当多时，就要考虑将这一块区域放大一些。

New 和 Old区是JAVA应用的Heap区，用来存放类的实例的，其中New Generation的目标是尽可能快速的收集那些生命周期短的对象，但它以可以分为Eden Space 、Form Space、 To Space 3块，Eden Space 用于存放新创建的对象，当它满时，JVM就会执行垃圾回收GC。而Old区用于存放长寿的对象，在New区中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象就会被放到Old区，如那些与业务相关的对象（Http请求的Session、线程、Socket连接等）。当然，JVM执行垃圾回收是需要消耗一定的时间的。

因此，我们在优化JAVA应用平台过程中，可以设置JVM启动参数的配置，特别注意Xmn 、Xmx 、Xms 的内存大小参数。

如果因为程序代码的不合理写法，也会导致一些数据不能被收集，如何通过JVM诊断并分析性能瓶颈呢？典型情况如下：

1、  在HashMap中放置大量不用的数据，而没有及时的清理；

2、  在web应用中，页面的Session放置状态数据没有清理；

3、  在Class的Static变量中放置数据，不能被及时垃圾回收；

 

也可以通过分析JVM GC log来诊断内存泄漏的问题。

注意：

当应用程序运行过程中提示“java.lang.OutOfMemoryError PermGen space”时，如果web App下用了大量的第三方jar包，其大小 超过了JVM默认的大小,那么就会产生此问题，需要修改Tomcat下的catalina.bat，JAVA_OPTS=….