JVM堆内存泄露分析

一、背景

公司有一个中间的系统A可以对接多个后端业务系统B，一个业务系统以一个Namespace代表, Namespace中包含多个FrameChannel(用holder保存)，表示A连接到业务系统B各服务实例的连接；A与B通过GRPC通信。

二、现象

测试使用一台服务实例A，对应后端的一个业务系统B，该业务系统有两台服务实例，正常情况NameSpace中包含两个FrameChannel

当后端业务系统升级上线重启时，会重新创建FrameChannel，但旧的FrameChannel在GC(自己创建大量client，发送埋点消息，并使用jstat观察gc数量，过程不详述了)时却没有被释放，正常情况下，FrameChannel数量为2，当B的两台服务器重启后，FrameChannel的数量变成4，并在gc时，没有被释放。

正常情况Framechannel有2个，即两条线，当重启B时，会变成4条线，查看堆内存FrameChannel对象，也是4个

既然仍能监控旧的FrameChannel，于是想到将旧的FrameChannel注销监控

再重新将A部署测试，发现当重启pp时，另外两个FrameChannel确实没有数据了，但堆内存中却仍然有4个FrameChannel对象(原因分析见下面的分析部分)

最后分析堆内存后，发现注销指标时少注销了一部分，重新开发，编译，打包，部署，并测试

发现FrameChannel对象仍然为4个，再分析堆内存，发现被Session引用，于是关闭所有client，再观察一会，FrameChannel数量终于变成了2个

三、分析

dump内存对象，并使用MAT分析, 查看哪些对象在使用FrameChannel

可以看见，一共4个FrameChannel对象，经过查看引用，发现3、4对象被Namespace中Holder引用，说明3、4是正常的连接；1、2没有被Hoder引用，是已经关闭的连接。选择第1个对象，查看谁引用它

共有3个对象引用它，

1. 第一个this$0是FrameChannel的内部类DownstreamObserver，此内部类对象被grpc使用，经过代码分析，入口是FrameChannelStub，而此类只被Framechannel本身使用。
2. 第二个arg$1是一个Lambda表达式生成的对象，此对象又被3个对象引用

查看这3个对象，再结果FrameChannel中设置指标监控的代码，可以知道是监控channelRoom所使用的Lambda表达式

进入guage方法

gauges即是上面第2个引用Lambda表达式的对象

再查看registry.register方法

metrics即是上面第1个引用Lambda表达式的对象

进入OnMetricAdded, 往下点几层，可看见

可见将gauge包装成JmxGuage，通过JMX暴露出来.

归纳一下，这三个引用对象所在的类分别是

• 公司自己封装的Metrics指标类
• com.codahale.metrics.MetricRegistry
• com.codahale.metrics.jmx.JmxReporter

看一下，这三个类实例是什么时候被创建的

• Metrics 是在最开始就会被创建

• com.codahale.metrics.MetricRegistry和 com.codahale.metrics.jmx.JmxReporter 在 MetricsFactory 类被加载的时候就会被创建

MetricsFactory是一个监控指标的工具类，可以说是全局的，不会被JVM卸载，导致其引用的对象不会被释放。

1. 引用FrameChannel的第三个对象是Session中的channels

channels是一个Map类型，其作用是存储namespace对应的frameChannel，在session第一次向后端业务系统发起事件时，会从Namespace中的Holder选择一个FrameChannel，放入自身channel的Map中缓存起来，下一次使用时直接从channels map中查询，不用从namespace holder中获取。

一个 session 对象代表一个客户端到长连接网关的连接，其是在客户端连接长连接网关时被创建的。

而session被3个对象引用，下面标的是4个，因为SessionRoom同时会被Namespace中的rooms和FrameChannel中的channelRooms引用

我们先看下SessionRoom，它会不会不被释放？

不会，因为NamespaceManager会定时(每30s)检查Namespace和FrameChannel中的SessionRoom是否为空，如果为空，则将其从rooms和channelRooms Map中删除，JVM就可以回收SessionRoom。

再看下SessionPool, 它会不会不释放Session？

不会，因为SessionPool也会定时检查已经关闭的Session,并将其删除

再看下ClientHead, 它会不会不被释放？

不会，ClientHead是Netty-SocketIO框架创建的对象，当客户端连接长连接网关时，会创建ClientHead对象，放入到ClientBox中，当连接关闭时，会将其中ClientBox中删除，具体请见类：com.corundumstudio.socketio.handler.ClientsBox

经过以上分析，发现使用 MetricsFactory 创建出的Metrics,在使用gauga等包含Lambda表达式的方法时，会使被引用的对象无法被GC回收，从而造成内存泄露。

四、总结

使用全局的对象时，最好不要直接引用生命周期变化的对象，如果非要引用其它对象，则保证被引用的对象也是全局的，不会被销毁重建，如果被引用对象会被销毁重建，则在销毁时，从全局对象中删除对其的引用，以免造成内存泄露。