JVM中Perm区持续上涨问题

公司一位大牛在微博上的一条，打算消化一下，毕竟今后Perm区的上涨还是有可能遇到的。“Java应用Perm区一直呈上涨趋势的原因可以用一个简单的办法排查，就是用btrace去跟踪下是什么地方在调用ClassLoader.defineClass，在大多数情况下这招都是管用的。”

（1）Perm区存放的啥信息？

        Perm叫做持久代，存放了类的信息、类的静态变量、类中final类型的变量、类的方法信息，Perm是全局共享的，在一定条件下会被GC掉，方所要承载的数据超过内存区域后，就会出现OOM异常。可以通过-XX：PermSize和-XX：MaxPermSize来指定这个区域的最小值和最大值。持久代的回收主要包括两部分，废弃常量和无用的类，废弃的常量比较容易判别，没有任何String类型的对象引用这个就算可以废弃的了，但是无用的类判别比较复杂，（该类所有的实例已经被回收，JVM中没有任何类的实例；加载该类的ClassLoader被回收；该类对应的java.lang.class没有地方引用）。可以使用-verbose:class以及-XX:TraceClassLoading和-XX:TraceClassUnLoading来查看类的加载和卸载情况。

（2）ClassLoader中的defineClass是干啥的？

        该方法用于将二进制的字节码转换为Class对象，对于自定义加载类非常重要，如果二进制的字节码不符合JVM的规范，就会报ClassFormatError，如果生成的类名和二进制中的不符，报NoClassDefFoundError异常，如果加载的class是受保护的，则报SecurityException，如果此类已经在ClassLoader已经加载，会报LinkageError。

 

例子1：运行时常量溢出

向常量池中添加数据，可以调用String.intern()，这个是native方法，如果常量池中已经存在一个，则返回，否则添加早常量池中。

刚开始的例子如下：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 public  class  PermTest {          public  static  void  main(String[] args) {              int  i =  0 ;              while ( true ){                  String.valueOf(i++).intern();                  System.out.println(i);              }          } }

发现没有抛出OOM异常，用JConsole查看，（PermSize和MaxPermSize都是10M）在10M的时候曲线又下去了，原来是FullGC把常量池中没有的引用GC掉了，所以没有OOM。

增加了一个List，持有这个引用，就不会被GC掉了。

1 2 3 4 5 6 7 8 9 public  class  PermTest {          public  static  void  main(String[] args) {              List<String> all =  new  ArrayList<String>();              int  i =  0 ;              while ( true ){                  all.add(String.valueOf(i++).intern());              }          } } 1 2 3 Exception in thread  "main"  java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space      at java.lang.String.intern(Native Method)      at PermTest.main(PermTest.java: 10 )

 

例子2：用cglib产生代理类，不断的创建类

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 import  java.lang.reflect.Method; import  net.sf.cglib.proxy.Enhancer; import  net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor; import  net.sf.cglib.proxy.MethodProxy; public  class  PermTest {      public  static  void  main(String[] args) {          while ( true ){              Enhancer enhancer =  new  Enhancer();              enhancer.setSuperclass(PermTestClass. class );              enhancer.setUseCache( false );              enhancer.setCallback( new  MethodInterceptor() {                  @Override                  public  Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args,                          MethodProxy proxy)  throws  Throwable {                      return  proxy.invoke(obj, args);                  }              });              enhancer.create();          }      }      static  class  PermTestClass{      } } 1 2 3 4 5 Caused by: java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space      at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method)      at java.lang.ClassLoader.defineClassCond(ClassLoader.java: 631 )      at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java: 615 )      ...  8  more

Btrace的脚本文件如下（查看哪里调用了defineClass信息）：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 import  static  com.sun.btrace.BTraceUtils.*; import  com.sun.btrace.annotations.*; @BTrace public  class  BtraceAll {      @TLS      private  static  long  beginTime;      @OnMethod (              clazz= "java.lang.ClassLoader" ,              method= "defineClass"      )      public  static  void  traceMethodBegin(){          beginTime = timeMillis();      }      @OnMethod (              clazz= "java.lang.ClassLoader" ,              method= "defineClass" ,              location= @Location (Kind.RETURN)      )      public  static  void  traceMethdReturn(              @Return  String result,              @ProbeClassName  String clazzName,              @ProbeMethodName  String methodName){          println( "===========================================================================" );          println(strcat(strcat(clazzName,  "." ), methodName));          println(strcat( "Time taken : " , str(timeMillis() - beginTime)));          println( "java thread method trace:---------------------------------------------------" );          jstack();          println( "----------------------------------------------------------------------------" );          println(strcat( "Reuslt :" ,str(result)));          println( "============================================================================" );      } }

运行后，发现cglib在创建代理类的时候，确实调用了defineClass方法

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 =========================================================================== java.lang.ClassLoader.defineClass Time taken :  79 java thread method trace:--------------------------------------------------- java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java: 615 ) sun.reflect.GeneratedMethodAccessor1.invoke(Unknown Source) sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java: 25 ) java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java: 597 ) net.sf.cglib.core.ReflectUtils.defineClass(ReflectUtils.java: 384 ) net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator.create(AbstractClassGenerator.java: 219 ) net.sf.cglib.proxy.Enhancer.createHelper(Enhancer.java: 377 ) net.sf.cglib.proxy.Enhancer.create(Enhancer.java: 285 ) PermTest.main(PermTest.java: 19 ) ---------------------------------------------------------------------------- Reuslt : class  PermTest$PermTestClass$$EnhancerByCGLIB$$1ed16944_8 ============================================================================

至此，问题场景以及如何排查，清晰了。。。​

参考书籍：

1、分布式java应用基础

2、深入理解JVM