OOM分析之问题定位（一）

一.问题描述
二.MAT分析

1.获取dump文件
2. 饼图分析
3.Leak Suspects报告
4. Histogram图
5. DominatorTree

三.代码分析
四.问题解决

一.问题描述

最近对系统进行压测时发现Server日志报如下错误：java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded。

查看Oracle OOM文档，在文档中找到以下内容：

Exception in thread thread_name: java.lang.OutOfMemoryError:GC Overhead limit exceeded
Cause: The detail message “GC overhead limitexceeded” indicates that the garbage collector is running all the time andJava program is making very slow progress. After a garbage collection, if the Java process is spending more than approximately 98% of its time doing garbage collection and if it is recovering less than 2% of the heap and has been doing so far the last 5 (compile time constant) consecutive garbage collections, then a java.lang.OutOfMemoryError is thrown.This exception is typically thrown because the amount of live data barely fitsinto the Java heap having little free space for new allocations.
Action:Increase the heap size.The java.lang.OutOfMemoryError exception for GC Overhead limit exceeded can be turned off with thecommand line flag -XX:-UseGCOverheadLimit.
原文链接如下：
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/guides/troubleshoot/memleaks002.html
上面一段文字大概意思是JVM用98%的时间回收了不到2%的堆内存，因此预测到内存即将耗尽，抛出OOM异常来提示内存不足，相当于给用户一个警告信息。Oracle给的解决方法是提高堆内存，也可以用-XX:-UseGCOverheadLimit参数来关闭这个异常警告。

这种方式其实只是治标不治本，让用户提高堆内存容量，虽然解决了燃眉之急，但实际上并没有解决内存消耗过大的根本问题。如果堆内存一直增长，最终还会提示“GC overhead limit exceeded”。即使用XX:-UseGCOverheadLimit参数关闭OOM预测提示，当内存占用增长到极限，最后也会直接报 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space，造成进程停止的严重影响。所以Oracle给的解决方案并不靠谱，只能作为参考。

通过以上描述，可以推测进程中要么有任务一直在申请内存，要么发生了内存泄露。具体哪种原因还得对内存使用情况深入分析后判断，以下是分析的整个过程。

二.MAT分析

1.获取dump文件

登上服务器，用 Java自带的jmap生成dump 文件，命令如下：

jmap -dump:live,format=b,file= heap.hprof

2. 饼图分析

将dump文件下载到自己电脑，用 MAT打开。
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从overview视图看到java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor @ 0x744ce0aa 共占用了1.6G内存，比例占到了75%，可以初步判断有一个ThreadPoolExecutor的实例占据了大量内存，导致OOM。

3.Leak Suspects报告

点击overview视图下的Leak Suspects 按钮，查看分析结果。
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从报告中看到QRCodeBatchTask类中引用的ThreadPoolExecutor的对象共占用了71.43%的内存，java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue$Node 对象占用的最多。

4. Histogram图

点击菜单栏的Hitstorgam按钮，生成instances报告，并用Retained Heap进行排序。
OOM分析之问题定位（一）
图中Shallow Heap指对象自身占用内存大小，Retained Heap指对象自身加其引用对象总共占用内存大小。

从图中看出占用内存最多的是BufferedImages对象，QRCodeTask对象排到了第四，这个对象功能后面会提到。

选中BufferedImage右键查show object by classby incoming class，看到确实是QRCodeTask引用了BufferedImage。
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选中BufferedImage右键查看Merge Shortest Paths to GC Roots ->exclude all phantim/weak/softetc. references，可以得知QRCodeTask中的的backGroundImage,logoImage变量占用内存最大。

5. DominatorTree

选中BufferedImage，点击Dominator Tree菜单。从图中可以看到确实是java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue$Node引用了BufferImage，与Leak Suspects报告一致。
OOM分析之问题定位（一）
至此，可以基本分析出是QRCodeTask类中的两个BufferImage 对象backGroundImage和logoImage占用了大量内存,大概17M。

MAT分析工作基本到此结束，下一步找到相应代码查看业务逻辑。

三.代码分析

1.当有请求过来时会执行以下函数，把QRCodeBatchTask添加到线程池中。

 public void applyQRcode() {
    exec.execute(new QRCodeBatchTask());
  }

2.QRCodeBatchTask会不断往线程池提交QRCodeTask任务，并把生成的图片赋值给QRCodeTask。

public void run() {
		backImage=ImageIO.read(backGroundImageFile);
		logoImage=ImageIO.read(logoFile);
		for (List list : lists) {
			exec.execute(new QRCodeTask(backImage，logoImage)）;
)}}

3.QRCodeTask保存backGroundImage，logoImage对象，并在任务执行中用到。

 public class QRCodeTask implements Runnable {
    private BufferedImage backGroundImage, logoImage;
    public QRCodeTask(String backGroundImage, logoImage ) {
        this.backGroundImage = backImage;
        this.logoImage = logoImage;
    }
}

以上业务代码处理逻辑是每次请求过来时都会新建一个QRCodeBatchTask任务并提交到线程池中。QRCodeBatchTask会从磁盘读取两张图片，赋值给新建的QRCodeTask任务，所有新建的任务都会提交到线程池中去执行。

ThreadPoolExecutor原理是把提交的所有任务添加到LinkedBlockingQueue队列中，这也就是图中java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue$Node对象引用QRCodeTask对象的原因。实际压测时候随着请求的持续增加，新建的QRCodeBatchTask越来越多，生成的图片也越来越多，最终导致占用的内存持续增长直至OOM发生。

四.问题解决

原因已经知道，解决问题就相对容易了。因为每个任务用到的backGroundImage,logoImage其实是一样的，因此可以用单例模式获取这两个图片，以此来保证进程内只保留一个图片对象，这样就减少了内存的占用。

通过重构代码，再次运行程序并用VisualVM进行监控可以观察到内存占用趋于平稳，没有再发生OOM，问题得到解决。

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