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内存泄漏排查

问题​

服务运行一段时间后内存持续增长不释放，如何定位内存泄漏？

答案​

内存泄漏 vs 内存溢出​

内存泄漏（Memory Leak）内存溢出（OOM）
定义对象不再使用但无法被 GC 回收内存不足无法分配新对象
关系泄漏积累到一定程度 → 溢出可能是泄漏导致，也可能是单次大分配

排查流程​

堆转储对比分析​

多次 dump 对比
# 第一次 dump
jmap -dump:format=b,file=/tmp/heap1.hprof <pid>
# 等待 30 分钟
# 第二次 dump
jmap -dump:format=b,file=/tmp/heap2.hprof <pid>

在 MAT 中：Histogram → 右键 → Compare with another Heap Dump → 找到数量持续增加的类。

六种常见泄漏场景​

场景 1：集合只加不删​

❌ 泄漏：static 集合无限增长
public class EventManager {
    // 只 add 不 remove，随着时间推移 listeners 越来越大
    private static final List<EventListener> listeners = new ArrayList<>();
    
    public void register(EventListener listener) {
        listeners.add(listener);
    }
    // 缺少 unregister 方法！
}
✅ 修复
public void unregister(EventListener listener) {
    listeners.remove(listener);
}
// 或使用 WeakReference
private static final List<WeakReference<EventListener>> listeners = new ArrayList<>();

场景 2：ThreadLocal 未清理​

❌ 线程池 + ThreadLocal = 泄漏
private static final ThreadLocal<UserContext> USER_CTX = new ThreadLocal<>();

public void handleRequest() {
    USER_CTX.set(new UserContext(userId));
    // 处理业务...
    // 线程池复用线程，ThreadLocal 不清理 → 泄漏
}
✅ 修复：finally 中 remove
public void handleRequest() {
    try {
        USER_CTX.set(new UserContext(userId));
        // 处理业务...
    } finally {
        USER_CTX.remove();  // 必须清理
    }
}

场景 3：连接/流未关闭​

❌ 连接未关闭
public String query(String sql) {
    Connection conn = dataSource.getConnection();
    Statement stmt = conn.createStatement();
    ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql);
    // 异常时 conn 不会关闭 → 连接泄漏
    String result = rs.getString(1);
    conn.close();
    return result;
}
✅ 修复：try-with-resources
public String query(String sql) {
    try (Connection conn = dataSource.getConnection();
         Statement stmt = conn.createStatement();
         ResultSet rs = stmt.executeQuery(sql)) {
        return rs.getString(1);
    }
}

场景 4：内部类持有外部类引用​

❌ 非静态内部类持有外部类导致泄漏
public class Outer {
    private byte[] data = new byte[10 * 1024 * 1024]; // 10MB
    
    // 非静态内部类隐式持有 Outer 引用
    public class InnerTask implements Runnable {
        @Override
        public void run() { /* ... */ }
    }
    
    public void start() {
        executor.execute(new InnerTask()); 
        // InnerTask → Outer → data，Outer 无法回收
    }
}
✅ 修复：使用静态内部类
private static class InnerTask implements Runnable {
    @Override
    public void run() { /* ... */ }
}

场景 5：缓存无过期策略​

详见 OOM 定位 中的本地缓存案例，使用 Caffeine 设置大小限制和过期时间。

场景 6：监听器/回调未注销​

❌ 注册后未注销
public class DataProcessor {
    public void init() {
        // 注册监听器，但 destroy 时没有注销
        eventBus.register(this);
    }
    // 缺少 destroy() { eventBus.unregister(this); }
}

Arthas 在线排查​

Arthas 内存相关命令
# 查看堆内存概况
memory

# 查看对象实例数 Top N
dashboard
# 然后按 m 查看内存

# Heap Dump（不需要 jmap）
heapdump /tmp/heap.hprof

# 在线搜索对象实例
vmtool --action getInstances --className com.example.UserContext --limit 10

常见面试问题​

Q1: 如何判断是不是内存泄漏？​

答案：

  • 监控堆内存使用量，如果随时间持续上升不回落（Full GC 后仍然很高），大概率是内存泄漏
  • 使用 jstat -gcutil <pid> 1000 持续观察 Old 区使用率

Q2: ThreadLocal 为什么会内存泄漏？​

答案：

ThreadLocalMap 的 key 是 WeakReference<ThreadLocal>，但 value 是强引用。当 ThreadLocal 被回收后，key 变成 null，但 value 无法回收。线程池场景下线程长期不销毁，导致越积越多。

详见 ThreadLocal。

Q3: 生产环境如何做内存泄漏的预防？​

答案：

  • ThreadLocal 使用 try-finally 确保 remove
  • IO 资源使用 try-with-resources
  • 集合类注意 remove / 设置上限
  • 内部类优先用 static
  • Caffeine / Guava Cache 设置大小和过期
  • 监控 + 告警：老年代使用率持续上升告警

相关链接​