内存泄露

基本概念参考：https://www.cnblogs.com/0201zcr/p/4805920.html

内存泄露 vs 内存溢出

• 内存溢出(OOM)：程序申请内存时，没有足够的空间供其使用
• 内存泄露：程序申请内存成功，使用完后，这部分空间无法被GC回收，导致可用内存减少，一次内存泄露危害可以忽略，但内存泄露堆积会导致内存溢出

内存泄露本质

垃圾回收机制需要通过可达性分析标记垃圾对象，没有被标记的对象不会被回收，内存泄漏是使用完后之后不再被使用的对象由于依然被引用（一般是强引用），导致GC未将其标记为垃圾导致没有被回收。

• 强引用：无论内存是否充足，都不会被回收的对象引用
• 软引用：在内存空间不足时会被回收，内存充足的情况下不会被回收
• 弱引用：在垃圾回收时，只要发现弱引用，直接被回收
• 虚引用：跟踪对象的回收，清理被销毁对象的相关资源，无法通过get获取对象，直接返回null

这里简单介绍下四种引用类型的应用场景：

• 强引用：几乎所有常规对象都使用强引用，确保对象在程序运行期间始终存在
• 软引用：内存敏感的缓存，这里的缓存是指由JVM管理的内存，redis这种独立于JVM存在的缓存不在考虑范围内
• 弱引用：临时缓存，只要数据不被强引用持有了，GC立即回收(ThreadLocal)
• 虚引用：跟踪对象被回收后执行某些清理操作，不能通过虚引用访问某个对象

内存泄露现象

发生内存泄露时，存在一些异常现象，如下：

1. 内存占用率持续缓慢上升，而非正常的锯齿状
2. GC频率和耗时持续增长，CPU利用率飙升
3. 各类性能指标异常：吞吐率、接口响应时间、系统负载等

内存泄露排查思路

1. 观察指标，如果内存持续增长，且GC效益很低，基本可以确定是内存泄漏；
   • 内存缓慢增长：内存泄漏
   • 内存瞬间溢出：内存溢出
2. top查看进程各项指标，重点关注CPU利用率（随着内存持续泄露，一般垃圾回收线程利用率会飙到异常高）
3. 进一步分析GC日志，如果GC频率很高，基本可以确定发生内存泄露
4. 通过内存快照分析工具分析内存快照，查看内存空间具体的使用情况，定位内存空间占用率异常高的类，追溯代码逻辑

发生内存泄露时，重启可以暂时解决问题，线上发生内存泄漏，转储内存快照并重启机器，之后分析内存快照，尝试在测试环境复现，追溯泄露源头

常见内存泄露场景

1. 静态集合类

public class CacheManager {
    // 静态集合没有过期策略需要手动回收，且生命周期一直存活到系统关闭
    private static final Map<String, Object> CACHE = new HashMap<>();
    public static void putCache(String key, Object value) {
        CACHE.put(key, value);
    }
    public static Object getCache(String key) {
        return CACHE.get(key);
    }
    // 实例不主动清除的情况下非常容易发生内存泄漏
}

2. ThreadLocal:ThreadLocal的key为弱引用，value为强引用
3. 资源未关闭

public void readFile(String path) throws IOException {
    FileInputStream fis = new FileInputStream(path);
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int bytesRead;
    while ((bytesRead = fis.read(buffer)) != -1) {
        // 处理数据
    }
}