【java】JVM中Perm区持续上涨问题

x33g5p2x  于2022-02-14 转载在 Java  
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1.概述

转载:JVM中Perm区持续上涨问题

Java应用Perm区一直呈上涨趋势的原因可以用一个简单的办法排查,就是用btrace去跟踪下是什么地方在调用ClassLoader.defineClass,在大多数情况下这招都是管用的。

Perm区存放的啥信息?

Perm叫做持久代,存放了类的信息、类的静态变量、类中final类型的变量、类的方法信息,Perm是全局共享的,在一定条件下会被GC掉,方所要承载的数据超过内存区域后,就会出现OOM异常。可以通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize来指定这个区域的最小值和最大值。持久代的回收主要包括两部分,废弃常量和无用的类,废弃的常量比较容易判别,没有任何String类型的对象引用这个就算可以废弃的了,但是无用的类判别比较复杂,(该类所有的实例已经被回收,JVM中没有任何类的实例;加载该类的ClassLoader被回收;该类对应的java.lang.Class没有地方引用)。可以使用-verbose:class以及-XX:TraceClassLoading和-XX:TraceClassUnLoading来查看类的加载和卸载情况。

ClassLoader中的defineClass是干啥的?

该方法用于将二进制的字节码转换为Class对象,对于自定义加载类非常重要,如果二进制的字节码不符合JVM的规范,就会报ClassFormatError,如果生成的类名和二进制中的不符,报NoClassDefFoundError异常,如果加载的class是受保护的,则报SecurityException,如果此类已经在ClassLoader已经加载,会报LinkageError。

例子1:运行时常量溢出

向常量池中添加数据,可以调用String.intern(),这个是native方法,如果常量池中已经存在一个,则返回,否则添加到常量池中。

刚开始的例子如下:

public class PermTest {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 0;
        while (true) {
            String.valueOf(i++).intern();
            System.out.println(i);
        }
    }
}

发现没有抛出OOM异常,用JConsole查看,(PermSize和MaxPermSize都是10M)在10M的时候曲线又下去了,原来是FullGC把常量池中没有的引用GC掉了,所以没有OOM。

增加了一个List,持有这个引用,就不会被GC掉了。

public class PermTest {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> all = new ArrayList<String>();
        int i = 0;
        while (true) {
            all.add(String.valueOf(i++).intern());
        }
    }
}
Exception in thread  "main"  java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
    at java.lang.String.intern(Native Method)
    at PermTest.main(PermTest.java: 10 )

例子2:用cglib产生代理类,不断的创建类

import java.lang.reflect.Method;
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;

public class PermTest {
    public static void main(String[] args) {
        while (true) {
            Enhancer enhancer = new Enhancer();
            enhancer.setSuperclass(PermTestClass. class);
            enhancer.setUseCache(false);
            enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
                @Override
                public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args,
                        MethodProxy proxy) throws Throwable {
                    return proxy.invoke(obj, args);
                }
            });
            enhancer.create();
        }
    }
    
    static class PermTestClass {
    }
}
Caused by: java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
    at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method)
    at java.lang.ClassLoader.defineClassCond(ClassLoader.java: 631)
    at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java: 615)
    ...  8  more

Btrace的脚本文件如下(查看哪里调用了defineClass信息):

import static com.sun.btrace.BTraceUtils.*;
import com.sun.btrace.annotations.*;

@BTrace
public class BtraceAll {
    @TLS
    private static long beginTime;

    @OnMethod (
        clazz= "java.lang.ClassLoader",
        method= "defineClass"
    )
    public static void traceMethodBegin() {
        beginTime = timeMillis();
    }
    
    @OnMethod (
        clazz= "java.lang.ClassLoader",
        method= "defineClass",
        location= @Location(Kind.RETURN)
    )
    public static void traceMethdReturn(
            @Return String result,
            @ProbeClassName String clazzName,
            @ProbeMethodName String methodName) {
        println("===========================================================================");
        println(strcat(strcat(clazzName, "."), methodName));
        println(strcat("Time taken : ", str(timeMillis() - beginTime)));
        println("java thread method trace:---------------------------------------------------");
        jstack();
        println("----------------------------------------------------------------------------");
        println(strcat("Reuslt :", str(result)));
        println("============================================================================");
    }
}

运行后,发现cglib在创建代理类的时候,确实调用了defineClass方法

===========================================================================
java.lang.ClassLoader.defineClass
Time taken : 79
java thread method trace:---------------------------------------------------
java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java: 615)
sun.reflect.GeneratedMethodAccessor1.invoke(Unknown Source)
sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java: 25)
java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java: 597)
net.sf.cglib.core.ReflectUtils.defineClass(ReflectUtils.java: 384 )
net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator.create(AbstractClassGenerator.java: 219)
net.sf.cglib.proxy.Enhancer.createHelper(Enhancer.java: 377)
net.sf.cglib.proxy.Enhancer.create(Enhancer.java: 285)
PermTest.main(PermTest.java: 19)
----------------------------------------------------------------------------
Reuslt : class  PermTest$PermTestClass$$EnhancerByCGLIB$$1ed16944_8
============================================================================

至此,问题场景以及如何排查,清晰了。。。

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