性能測試項目總結(jié)之內(nèi)存泄露和內(nèi)存溢出

1、最近大家對性能測試的內(nèi)存監(jiān)控挺感興趣的，有好多文章都是關(guān)于內(nèi)存泄露的。剛剛做完了一個項目的性能測試，“有幸”也遇到了內(nèi)存泄露的案例，所以在此和大家分享一下。主要從以下幾部分來說明，關(guān)于內(nèi)存和內(nèi)存泄露、溢出的概念，區(qū)分內(nèi)存泄露和內(nèi)存溢出；內(nèi)存的區(qū)域劃分，了解GC回收機(jī)制；重點(diǎn)關(guān)注如何去監(jiān)控和發(fā)現(xiàn)內(nèi)存問題；此外分析出問題還要如何解決內(nèi)存問題。下面就開始本篇的內(nèi)容第一部分 概念眾所周知，java中的內(nèi)存java虛擬機(jī)自己去管理的，他不想C+需要自己去釋放?；\統(tǒng)地去講，java的內(nèi)存分配分為兩個部分，一個是數(shù)據(jù) 堆，一個是棧。程序在運(yùn)行的時候一般分配數(shù)據(jù)堆，把局部的臨時的變量都放進(jìn)去，生命周期和進(jìn)程有

2、關(guān)系。但是如果程序員聲明了static的變量，就直接在 棧中運(yùn)行的，進(jìn)程銷毀了，不一定會銷毀static變量。另外為了保證java內(nèi)存不會溢出，java中有垃圾回收機(jī)制。 System.gc(即垃圾收集機(jī)制是指jvm用于釋放那些不再使用的對象所占用的內(nèi)存。java語言并不要求jvm有g(shù)c，也沒有規(guī)定gc如何工作。 垃圾收集的目的在于清除不再使用的對象。gc通過確定對象是否被活動對象引用來確定是否收集該對象。而其中，內(nèi)存溢出就是你要求分配的java虛擬機(jī)內(nèi)存超出了系統(tǒng)能給你的，系統(tǒng)不能滿足需求，于是產(chǎn)生溢出。  內(nèi)存泄漏是指你向系統(tǒng)申請分配內(nèi)存進(jìn)行使用(new，可是使用完了以

3、后卻不歸還(delete，結(jié)果你申請到的那塊內(nèi)存你自己也不能再訪問,該塊已分 配出來的內(nèi)存也無法再使用，隨著服務(wù)器內(nèi)存的不斷消耗，而無法使用的內(nèi)存越來越多，系統(tǒng)也不能再次將它分配給需要的程序，產(chǎn)生泄露。一直下去，程序也逐漸 無內(nèi)存使用，就會溢出。第二部分 原理JAVA垃圾回收及對內(nèi)存區(qū)劃分在Java虛擬機(jī)規(guī)范中，提及了如下幾種類型的內(nèi)存空間：棧內(nèi)存（Stack）：每個線程私有的。堆內(nèi)存（Heap）：所有線程公用的。方法區(qū)（Method Area）：有點(diǎn)像以前常說的“進(jìn)程代碼段”，這里面存放了每個加載類的反射信息、類函數(shù)的代碼、編譯時常量等信息。原生方法棧（Native Method Stack

4、）：主要用于JNI中的原生代碼，平時很少涉及。而Java的使用的是堆內(nèi)存，java堆是一個運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)，類的實例(對象從中分配空間。Java虛擬機(jī)(JVM的堆中儲存著正在運(yùn)行的應(yīng)用程序所建立的所有對象，“垃圾回收”也是主要是和堆內(nèi)存（Heap）有關(guān)。垃圾回收的概念就是JAVA虛擬機(jī)（JVM）回收那些不再被引用的對象內(nèi)存的過程。一般我們認(rèn)為正在被引用的對象狀態(tài)為“alive”,而沒有被應(yīng) 用或者取不到引用屬性的對象狀態(tài)為“dead”。垃圾回收是一個釋放處于”dead”狀態(tài)的對象的內(nèi)存的過程。而垃圾回收的規(guī)則和算法被動態(tài)的作用于應(yīng)用 運(yùn)行當(dāng)中，自動回收。JVM的垃圾回收器采用的是一種分代（gene

5、rational ）回收策略，用較高的頻率對年輕的對象(young generation進(jìn)行掃描和回收，這種叫做minor collection，而對老對象(old generation的檢查回收頻率要低很多，稱為major collection。這樣就不需要每次GC都將內(nèi)存中所有對象都檢查一遍，這種策略有利于實時觀察和回收。（Sun JVM 1.3 有兩種最基本的內(nèi)存收集方式：一種稱為copying或scavenge，將所有仍然生存的對象搬到另外一塊內(nèi)存后，整塊內(nèi)存就可回收。這種方法有效率， 但需要有一定的空閑內(nèi)存，拷貝也有開銷。這種方法用于minor collection。另外一種稱為ma

6、rk-compact，將活著的對象標(biāo)記出來，然后搬遷到一起連成大塊的內(nèi)存，其他內(nèi)存就可以回收了。這種方法不 需要占用額外的空間，但速度相對慢一些。這種方法用于major collection. ）一些對象被創(chuàng)建出來只是擁有短暫的生命周期，比如 iterators 和本地變量。另外一些對象被創(chuàng)建是擁有很長的生命周期，比如 高持久化對象等。垃圾回收器的分代策略是把內(nèi)存區(qū)劃分為幾個代，然后為每個代分配一到多個內(nèi)存區(qū)塊。當(dāng)其中一個代用完了分配給他的內(nèi)存后，JVM會在分配的內(nèi)存區(qū)內(nèi) 執(zhí)行一個局部的GC（也可以叫minor collection）操作，為了回收處于“dead”狀態(tài)的對象所占用的內(nèi)存。局部G

7、C通常要不Full GC要快很多。JVM定義了兩個代，年輕代（yong generation）（有時稱為“nursery”托兒所）和老年代(old generation。年輕代包括 “Eden space（伊甸園）”和兩個“survivor spaces”。 虛擬內(nèi)存初始化的時候會把所有對象都分配到 Eden space，并且大部分對象也會在該區(qū)域被釋放。 當(dāng)進(jìn)行  minor GC的時候，VM會把剩下的沒有釋放的對象從Eden space移動到其中一個survivor spaces當(dāng)中。 此外，VM也會把那些長期存活在survivor spaces 里的對象移動到 老生代的“ten

8、ured” space中。當(dāng) tenured generation 被填滿后，就會產(chǎn)生Full GC，F(xiàn)ull GC會相對比較慢因為回收的內(nèi)容包括了所有的 live狀態(tài)的對象。pemanet generation這個代包括了所有java虛擬機(jī)自身使用的相對比較穩(wěn)定的數(shù)據(jù)對象，比如類和對象方法等。關(guān)于代的劃分，可以從下圖中獲得一個概況：如果垃圾回收器影響了系統(tǒng)的性能，或者成為系統(tǒng)的瓶頸，你可以通過自定義各個代的大小來優(yōu)化它的性能。使用JConsole，可以方便的查看到當(dāng)前應(yīng)用所配置的垃圾回收器的各個參數(shù)。想要獲得更詳細(xì)的參數(shù)，可以參考以下調(diào)優(yōu)介紹：Tuning Garbage collectio

9、n with the 5.0 HotSpot VM最后，總結(jié)一下各區(qū)內(nèi)存：Eden Space (heap： 內(nèi)存最初從這個線程池分配給大部分對象。Survivor Space (heap：用于保存在eden space內(nèi)存池中經(jīng)過垃圾回收后沒有被回收的對象。Tenured Generation (heap：用于保持已經(jīng)在 survivor space內(nèi)存池中存在了一段時間的對象。Permanent Generation (non-heap: 保存虛擬機(jī)自己的靜態(tài)(refective數(shù)據(jù)，例如類（class）和方法（method）對象。Java虛擬機(jī)共享這些類數(shù)據(jù)。這個區(qū)域被分割為只讀的和只寫

10、的，Code Cache (non-heap:HotSpot Java虛擬機(jī)包括一個用于編譯和保存本地代碼（native code）的內(nèi)存，叫做“代碼緩存區(qū)”（code cache）第三部分 監(jiān)控（工具發(fā)現(xiàn)問題）談到內(nèi)存監(jiān)控工具，JConsole是必須要介紹的，它是一個用JAVA寫的GUI程序，用來監(jiān)控VM，并可監(jiān)控遠(yuǎn)程的VM，易用且功能強(qiáng)大。具體 可監(jiān)控JAVA內(nèi)存、JAVA CPU使用率、線程執(zhí)行情況、加載類概況等，Jconsole需要在JVM參數(shù)中配置端口才能使用。由于是GUI程序，界面可視化，這里就不做詳細(xì)介紹，具體幫助支持文檔請參閱性能測試JConsole使用方法總結(jié)：性能測試輔助工

11、具JConsole的使用方法.aspx或者參考SUN官網(wǎng)的技術(shù)文檔：在實際測試某一個項目時，內(nèi)存出現(xiàn)泄露現(xiàn)象。起初在性能測試的1個小時中，并不明顯，而在穩(wěn)定性測試的時候才發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用的HSF調(diào)用在經(jīng)過幾個小時 運(yùn)行后，就出現(xiàn)性能明顯下降的情況。在服務(wù)日志中報大量HSF超時，但所調(diào)用系統(tǒng)沒有任何超時日志，并且壓力應(yīng)用的load都很低。經(jīng)過查看日志后，認(rèn)為 應(yīng)用可能存在內(nèi)存泄漏。通過jconsole 以及 jmap 工具進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，確實存在內(nèi)存泄漏問題，其中PS Old Gen最終達(dá)到占用 100%的占用。如圖所示：從上圖可以看到，雖然每次Full GC，JVM內(nèi)存會有部分回收，但回收并不徹底，不可回收的內(nèi)存對象會越來越多，這樣便會出現(xiàn)以上的一個趨勢。在Full GC無法回收的對象越來越多時，最終已使用內(nèi)存達(dá)到系統(tǒng)分配的內(nèi)存最大值，系統(tǒng)最后無內(nèi)存可分配，最終down機(jī)。第四部分 分析調(diào)優(yōu)方法由于具體調(diào)優(yōu)方法涉及到應(yīng)用的配置信息，故在此暫不列出，可以參考性能測試小組發(fā)布的性能測試調(diào)優(yōu)寶典第四部分 總結(jié)內(nèi)存溢出主要是由于代碼編寫時對某些方法、類應(yīng)用不合理，或者沒有預(yù)估到臨