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JAVA中的內存溢出
一、概述
內存溢出與數據庫鎖表的問題，可以說是開發人員的噩夢，一般的程序異常，總是可以知道在什麼時候或是在什麼操作步驟上出現了異常，而且根據堆棧信息也很容易定位到程序中是某處出現了問題。內存溢出與鎖表則不然，一般現象是操作一般時間後係統越來越慢，直到死機，但並不能明確是在什麼操作上出現的，發生的時間點也沒有規律，查看日誌或查看數據庫也不能定位出問題的代碼。
更嚴重的是內存溢出與數據庫鎖表在係統開發和單元測試階段並不容易被發現，當係統正式上線一般時間後，操作的並發量上來了，數據也積累了一些，係統就容易出現內存溢出或是鎖表的現象，而此時係統又不能隨意停機或重啟，為修正BUG帶來很大的困難。
本文以筆者開發和支持的多個項目為例，與大家分享在開發過程中遇到的Java內存溢出和數據庫鎖表的檢測和處理解決過程。
二、內存溢出的分析
內存溢出是指應用係統中存在無法回收的內存或使用的內存過多，最終使得程序運行要用到的內存大於虛擬機能提供的最大內存。為了解決Java中內存溢出問題，首先必須了解Java是如何管理內存的。Java的內存管理就是對象的分配和釋放問題。
在Java中，內存的分配是由程序完成的，而內存的釋放是由垃圾收集器(Garbage Collection，GC)完成的，程序員不需要通過調用GC函數來釋放內存，因為不同的JVM實現者可能使用不同的算法管理GC，有的是內存使用到達一定程度時，GC才開始工作，也有定時執行的，有的是中斷式執行GC。但GC隻能回收無用並且不再被其它對象引用的那些對象所占用的空間。Java的內存垃圾回收機製是從程序的主要運行對象開始檢查引用鏈，當遍曆一遍後發現沒有被引用的孤立對象就作為垃圾回收。引起內存溢出的原因有很多種，常見的有以下幾種：
1 內存中加載的數據量過於龐大，如一次從數據庫取出過多數據；2 集合類中有對對象的引用，使用完後未清空，使得JVM不能回收；
3 代碼中存在死循環或循環產生過多重複的對象實體；
4 使用的第三方軟件中的BUG；
5 啟動參數內存值設定的過小；
三、內存溢出的解決
內存溢出雖然很棘手，但也有相應的解決辦法，可以按照從易到難，一步步的解決。
第一步，就是修改JVM啟動參數，直接增加內存。這一點看上去似乎很簡單，但很容易被忽略。JVM默認可以使用的內存為64M，Tomcat默認可以使用的內存為128MB，對於稍複雜一點的係統就會不夠用。在某項目中，就因為啟動參數使用的默認值，經常報“OutOfMemory”錯誤。因此，-Xms，-Xmx參數一定不要忘記加。
第二步，檢查錯誤日誌，查看“OutOfMemory”錯誤前是否有其它異常或錯誤。在一個項目中，使用兩個數據庫連接，其中專用於發送短信的數據庫連接使用DBCP連接池管理，用戶為不將短信發出，有意將數據庫連接用戶名改錯，使得日誌中有許多數據庫連接異常的日誌，一段時間後，就出現 “OutOfMemory”錯誤。經分析，這是由於DBCP連接池BUG引起的，數據庫連接不上後，沒有將連接釋放，最終使得DBCP報 “OutOfMemory”錯誤。經過修改正確數據庫連接參數後，就沒有再出現內存溢出的錯誤。查看日誌對於分析內存溢出是非常重要的，通過仔細查看日誌，分析內存溢出前做過哪些操作，可以大致定位有問題的模塊。
第三步，安排有經驗的編程人員對代碼進行走查和分析，找出可能發生內存溢出的位置。重點排查以下幾點：
(1) 檢查代碼中是否有死循環或遞歸調用。
(2) 檢查是否有大循環重複產生新對象實體。
(3) 檢查對數據庫查詢中，是否有一次獲得全部數據的查詢。一般來說，如果一次取十萬條記錄到內存，就可能引起內存溢出。這個問題比較隱蔽，在上線前，數據庫中數據較少，不容易出問題，上線後，數據庫中數據多了，一次查詢就有可能引起內存溢出。因此對於數據庫查詢盡量采用分頁的方式查詢。
(4) 檢查List、MAP等集合對象是否有使用完後，未清除的問題。List、MAP等集合對象會始終存有對對象的引用，使得這些對象不能被GC回收。
這裏引用一個常看到的例子，在下麵的代碼中，循環申請Object對象，並將所申請的對象放入一個Vector中，如果僅僅釋放對象本身，但因為Vector仍然引用該對象，所以這個對象對GC來說是不可回收的。因此如果對象加入到Vector後，還必須從Vector中刪除，最簡單的方法就是將Vector對象設置為null。實際上這些對象已經是無用的，但還被引用，GC就無能為力了(事實上GC認為它還有用)，這一點是導致內存泄漏最重要的原因。
Vector v = new Vector(10);
for (int i = 1; i < 100; i++)
{
Object o = new Object();
v.add(o);
o = null;
} // 此時所有的Object對象都沒有被釋放，因為變量v引用這些對象
再引用另一個例子來說明Java的內存泄漏。假設有一個日誌類Logger，其提供一個靜態的log(String msg)，任何其它類都可以調用Logger.Log(message)來將message的內容記錄到係統的日誌文件中。Logger類有一個類型為HashMap的靜態變量temp，每次在執行log(message)的時候，都首先將message的值寫入temp中(以當前線程+當前時間為鍵)，在退出之前再從temp中將以當前線程和當前時間為鍵的條目刪除。注意，這裏當前時間是不斷變化的，所以log在退出之前執行刪除條目的操作並不能刪除執行之初寫入的條目。這樣，任何一個作為參數傳給log的字符串最終由於被Logger的靜態變量temp引用，而無法得到回收，這種對象保持就是我們所說的Java內存泄漏。 總的來說，內存管理中的內存泄漏產生的主要原因：保留下來卻永遠不再使用的對象引用。
第四步，使用內存查看工具動態查看內存使用情況。某個項目上線後，每次係統啟動兩天後，就會出現內存溢出的錯誤。這種情況一般是代碼中出現了緩慢的內存泄漏，用上麵三個步驟解決不了，這就需要使用內存查看工具了。
內存查看工具有許多，比較有名的有：Optimizeit Profiler、JProbe Profiler、JinSight和Java1.5的Jconsole等。它們的基本工作原理大同小異，都是監測Java程序運行時所有對象的申請、釋放等動作，將內存管理的所有信息進行統計、分析、可視化。開發人員可以根據這些信息判斷程序是否有內存泄漏問題。一般來說，一個正常的係統在其啟動完成後其內存的占用量是基本穩定的，而不應該是無限製的增長的。持續地觀察係統運行時使用的內存的大小，可以看到在內存使用監控窗口中是基本規則的鋸齒形的圖線，如果內存的大小持續地增長，則說明係統存在內存泄漏問題。通過間隔一段時間取一次內存快照，然後對內存快照中對象的使用與引用等信息進行比對與分析，可以找出是哪個類的對象在泄漏。四、總結
通過以上四個步驟的分析與處理，基本能處理內存溢出的問題。當然，在這些過程中也需要相當的經驗與敏感度，需要在實際的開發與調試過程中不斷積累。總體上來說，產生內存溢出是由於代碼寫的不好造成的，因此提高代碼的質量是最根本的解決辦法。有的人認為先把功能實現，有BUG時再在測試階段進行修正，這種想法是錯誤的。正如一件產品的質量是在生產製造的過程中決定的，而不是質量檢測時決定的，軟件的質量在設計與編碼階段就已經決定了，測試隻是對軟件質量的一個驗證，因為測試不可能找出軟件中所有的BUG。
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最後更新：2017-04-03 21:30:11