Java高级工程师教你解决内存泄漏宕机生产事故案例实战

一、事故简述与核心日志分析

生产WEB项目，每隔一段时间就宕机了，没有反应，JAVA进程还在，但是请求都没有反应！

二、日志分析

org.springframework.web.util.NestedServletException: Handler dispatch failed; nested exception is java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded

GC overhead limit exceeded

java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded

这个错误表明在 Spring Web 应用中，处理请求的过程中出现了问题。Handler dispatch failed 意味着请求处理的分发环节失败。
java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded 这个错误通常表示 Java 虚拟机（JVM）在垃圾回收上花费了太多的时间和精力，但回收的内存却很少。这可能是由于以下原因导致的：
应用程序加载了过多的数据到内存中，例如一次性读取了大量的文件、从数据库中获取了过多的记录等。
内存泄漏，即一些对象在使用后没有被正确释放，导致内存占用不断增加。
配置的 JVM 内存大小不足，无法满足应用的内存需求。
以下是一些可能的解决方法：
优化代码，检查是否存在不必要的对象创建或未释放的资源。
增加 JVM 的内存分配，例如通过设置 -Xmx 选项来增加最大堆内存。
检查数据库查询，确保没有获取过多不必要的数据。
对数据进行分页处理，避免一次性处理大量数据。

在WEB应用日志包含无数数据库报错，这就是导致内存泄漏的JVM 回收内存失败的根本原因！其实是出自数据库无响应！
一个慢查询语句的方法，查询几千次，数据库没有返回，数据库查询超时时间设置的无比巨大，这个方法一直挂着内存累加！连接池一直挂着累加占着不释放，JVM回收不了，能使用的内存越来越少！最终导致内存不足溢出！JAVA WEB应用宕机！类似于高速路堵车，也类似于血管有血栓！

三、解决方法

（1) 解决数据库慢查询，索引优化！数据库优化设计知识比较多！
（2）查询的超时时间设置断一点，让数据库链接自动自己回收！
（3）调整JVM内存配置，将Java的堆内存配置调整大-Xms1024m -Xmx2048m！

四、JVM堆内存简介

在 Java 中，JVM 的内存配置主要通过一系列的命令行参数来实现。以下是一些常见的用于配置 JVM 内存的参数：

1. -Xms：设置 JVM 初始化时的堆内存大小。例如，-Xms512m 表示初始堆内存为 512MB。

2. -Xmx：设置 JVM 堆内存的最大值。如 -Xmx1024m 表示堆内存最大为 1024MB。

3. -Xmn：设置年轻代（Young Generation）的内存大小。

4. -XX:NewRatio：设置年轻代与老年代（Old Generation）的比例。例如，-XX:NewRatio=3 表示年轻代与老年代的比例为 1:3。

5. -XX:SurvivorRatio：设置伊甸园区（Eden）和两个幸存者区（Survivor Space）的比例。例如，-XX:SurvivorRatio=8 表示伊甸园区与每个幸存者区的比例为 8:1。

6. -XX:MaxMetaspaceSize：设置元空间（Metaspace）的最大值。

7. -XX:MaxPermSize（在 Java 8 之前）：设置永久代（Permanent Generation）的最大值。

配置 JVM 内存时，需要根据应用的特点和实际需求进行调整。例如，如果应用创建的对象较多且生命周期较短，可能需要适当增大年轻代的大小；如果应用运行时间较长，对象存活时间较长，可能需要调整老年代的大小。

以下是一个配置示例：

java -Xms1024m -Xmx2048m -XX:NewRatio=2 -XX:SurvivorRatio=8 YourApplication

这表示初始堆内存为 1024MB，最大堆内存为 2048MB，年轻代与老年代的比例为 1:2，伊甸园区与每个幸存者区的比例为 8:1 。

需要注意的是，不合理的内存配置可能导致性能下降或内存溢出等问题。因此，在进行配置时，通常需要进行性能测试和优化，以找到最适合应用的配置参数。

在 Java 堆内存中，年轻代（Young Generation）和老年代（Old Generation）的划分是基于对象的生命周期和垃圾回收的特性。

年轻代通常又被进一步划分为伊甸园区（Eden Space）和两个幸存者区（Survivor Space）。

当新对象创建时，它们首先被分配在伊甸园区。当伊甸园区满了的时候，会触发一次小型的垃圾回收（Minor GC）。存活的对象会被移动到其中一个幸存者区，而伊甸园区中不再被引用的对象会被回收。

经过多次 Minor GC 后，仍然存活的对象会被移动到老年代。

老年代用于存储生命周期较长的对象。当老年代的内存空间不足时，会触发一次大型的垃圾回收（Major GC 或 Full GC）。

以下是对这个原理的更详细解释：

1. 伊甸园区：这是新对象创建的主要区域，空间相对较大，新对象在这里分配内存。

   例如，一个应用在短时间内创建了大量的临时对象，这些对象首先都会在伊甸园区分配空间。

2. 幸存者区：Minor GC 时，伊甸园区中存活的对象会被复制到其中一个幸存者区。两个幸存者区会交替使用，一个用于存放当前 Minor GC 后的存活对象，另一个为空，等待下一次 Minor GC 时使用。

   比如，第一次 Minor GC 后，存活对象被复制到幸存者区 1，下一次 Minor GC 时，幸存者区 1 中的存活对象和伊甸园区中的存活对象会被复制到幸存者区 2 。

3. 老年代：对象在年轻代经过多次垃圾回收仍然存活，或者创建时就被认为是大对象，会直接进入老年代。

   例如，一些全局对象、缓存对象等，由于它们的生命周期较长，会被存放在老年代。

这种分代的设计可以提高垃圾回收的效率，因为年轻代中的对象通常生命周期较短，垃圾回收的频率较高但速度较快；而老年代中的对象生命周期较长，垃圾回收的频率较低但消耗的时间可能较长。

五、解决方法内存泄漏是什么？通常什么情况会引起？

在 Java 中，内存泄漏指的是程序中不再使用的对象，由于某些原因未被垃圾回收器回收，从而导致这些无用对象持续占用内存，使得可用内存逐渐减少，最终可能导致程序出现性能下降、OutOfMemoryError 等问题。

以下是一些可能导致 Java 内存泄漏的常见原因：

1. 静态集合类：例如，如果将对象添加到静态的集合（如 static List ）中，并且没有在适当的时候将其移除，那么这些对象将一直被引用，不会被垃圾回收。

   public class MemoryLeakExample {
       private static List<Object> staticList = new ArrayList<>();
   
       public static void addObject(Object obj) {
           staticList.add(obj);
       }
   
       public static void main(String[] args) {
           Object obj = new Object();
           addObject(obj);
           // 这里没有移除 obj，导致内存泄漏
       }
   }
   

2. 未正确关闭资源：比如数据库连接、文件输入输出流等资源，如果使用后没有正确关闭，它们所占用的内存也无法被释放。

   public class ResourceLeakExample {
       public static void main(String[] args) {
           FileInputStream fis = null;
           try {
               fis = new FileInputStream("file.txt");
               // 处理文件
           } catch (IOException e) {
               e.printStackTrace();
           } finally {
               // 可能忘记在这里关闭 fis，导致内存泄漏
           }
       }
   }
   

3. 内部类持有外部类的引用：如果一个非静态内部类持有外部类的引用，并且内部类的生命周期长于外部类，可能导致外部类无法被回收。

   public class OuterClass {
       private int value;
   
       public void performAction() {
           new InnerClass().doSomething();
       }
   
       class InnerClass {
           public void doSomething() {
               // 由于 InnerClass 持有 OuterClass 的引用，
               // 如果 InnerClass 的对象长时间存在，可能导致 OuterClass 无法被回收
               System.out.println(OuterClass.this.value);
           }
       }
   }
   

4. 缓存未清理：如果缓存中的对象不再使用，但缓存没有有效的清理机制，会导致内存占用不断增加。

   public class CacheLeakExample {
       private Map<String, Object> cache = new HashMap<>();
   
       public void addToCache(String key, Object value) {
           cache.put(key, value);
       }
   
       // 可能缺少清理缓存中不再使用的对象的方法
   }
   

为了避免内存泄漏，需要在编程中注意及时释放不再使用的对象和资源，合理使用集合类，以及注意内部类和缓存的使用。可以通过使用内存分析工具（如 JProfiler、VisualVM 等）来检测和定位内存泄漏的问题。

笔者简介
国内某一线知名软件公司企业认证在职员工：任JAVA高级研发工程师,大数据领域专家,数据库领域专家兼任高级DBA!10年软件开发经验！现任国内某大型软件公司大数据研发工程师、MySQL数据库DBA，软件架构师。直接参与设计国家级亿级别大数据项目!并维护真实企业级生产数据库300余个!紧急处理数据库生产事故上百起，挽回数据丢失所造成的灾难损失不计其数!并为某国家级大数据系统的技术方案（国家知识产权局颁布）专利权的第一专利发明人！