七段小代碼解決Java程序常見的崩潰場景
前言
Java程序是基于GC的，在啟動初始，就申請了足量的內(nèi)存池，再加上JIT等編譯器的實時優(yōu)化，速度并不比直接用C++語言寫的慢。Java語言同時由于反射和可觀測等特點，再加上JFR這種神器，在發(fā)生問題的時候比二進制文件更容易找到它的根源。
最近在看RCA（Root Cause Analysis）的東西，不小心發(fā)現(xiàn)了yCrash這么個東西。它的幾段問題小代碼寫的非常典型，我們可以稍微看一下，來看看Java應(yīng)用程序常見的幾個崩潰場景。
1.堆空間溢出
OOM 一般是內(nèi)存泄漏引起的，表現(xiàn)在 GC 日志里，一般情況下就是 GC 的時間變長了，而且每次回收的效果都非常一般。GC 后，堆內(nèi)存的實際占用呈上升趨勢。
下面的代碼是死循環(huán)，持續(xù)向HashMap里塞數(shù)據(jù)，由于myMap屬于GCRoots，始終得不到釋放，所以它最終的結(jié)果就是OOM。
import java.util.HashMap;
public class OOMDemo {
static HashMap<Object, Object> myMap = new HashMap<>();
public static void start() throws Exception {
while (true) {
myMap.put("key" + counter, "Large stringgggggggggggggggggggggggggggg"
+ "ggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggg"
+ "ggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggg"
+ "ggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggg"
+ "ggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggg"
+ "ggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggg"
+ "ggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggg"
+ "ggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggg"
+ "ggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggg"
+ "ggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggg"
+ "ggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggg"
+ "ggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggggg"
+ counter);
++counter;
}
}
}
2.內(nèi)存泄漏
內(nèi)存泄漏和內(nèi)存溢出是一個道理，不同的是它的語意。
內(nèi)存溢出可能是由于請求量過高，或者真實的業(yè)務(wù)需求需要所造成的后果，而內(nèi)存溢出屬于未知的、超出期望的OOM情況。
我們可以使用上面同樣的代碼達到這個目的。
在現(xiàn)實情況中，內(nèi)存泄漏通常都非常的隱蔽，需要借助Mat等工具才能找到根本原因。jmap、pmap等是常用的工具。
比如，如果你忘記了重寫對象的hashCode和equals方法，就會產(chǎn)生內(nèi)存泄漏。
//leak example : created by xjjdog 2022
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class HashMapLeakDemo {
public static class Key {
String title;
public Key(String title) {
this.title = title;
}
}
public static void main(String[] args) {
Map<Key, Integer> map = new HashMap<>();
map.put(new Key("1"), 1);
map.put(new Key("2"), 2);
map.put(new Key("3"), 2);
Integer integer = map.get(new Key("2"));
System.out.println(integer);
}
}
3.CPU飆升
直接一個死循環(huán)，就可以把CPU干死。
public class CPUSpikeDemo {
public static void start() {
new CPUSpikerThread().start();
new CPUSpikerThread().start();
new CPUSpikerThread().start();
new CPUSpikerThread().start();
new CPUSpikerThread().start();
new CPUSpikerThread().start();
System.out.println("6 threads launched!");
}
}
public class CPUSpikerThread extends Thread {
@Override
public void run() {
while (true) {
// Just looping infinitely
}
}
}
獲取問題代碼通?？梢允褂孟旅娴姆椒ā?/p>
- （1）使用 top 命令，查找到使用 CPU 最多的某個進程，記錄它的 pid。使用 Shift + P 快捷鍵可以按 CPU 的使用率進行排序。
- （2）再次使用 top 命令，加 -H 參數(shù)，查看某個進程中使用 CPU 最多的某個線程，記錄線程的 ID。
- （3）使用 printf 函數(shù)，將十進制的 tid 轉(zhuǎn)化成十六進制。
- （4）使用 jstack 命令，查看 Java 進程的線程棧。
- （5）使用 less 命令查看生成的文件，并查找剛才轉(zhuǎn)化的十六進制 tid，找到發(fā)生問題的線程上下文。
4.線程泄漏
線程資源是昂貴的。如果你不停的創(chuàng)建線程，系統(tǒng)資源很快就會被耗盡。下面的代碼一直不停的創(chuàng)建線程，如果同時請求壓力比較大的話，多數(shù)能搞死宿主機。
public class ThreadLeakDemo {
public static void start() {
while (true) {
new ForeverThread().start();
}
}
}
public class ForeverThread extends Thread {
@Override
public void run() {
// Put the thread to sleep forever, so they don't die.
while (true) {
try {
// Sleeping for 10 minutes repeatedly
Thread.sleep(10 * 60 * 1000);
} catch (Exception e) {}
}
}
}
這是暴力啊，這和每個請求創(chuàng)建一個線程，或者創(chuàng)建一個線程池的后果是一樣的。xjjdog這里還有兩篇關(guān)聯(lián)的線程泄漏文章。
java.lang.OutOfMemoryError: unable to create new native thread
5.死鎖
死鎖代碼一般不會發(fā)生，但一旦發(fā)生還是非常嚴(yán)重的，相關(guān)的業(yè)務(wù)可能就跑不動了。
public class DeadLockDemo {
public static void start() {
new ThreadA().start();
new ThreadB().start();
}
}
public class ThreadA extends Thread {
@Override
public void run() {
CoolObject.method1();
}
}
public class ThreadB extends Thread {
@Override
public void run() {
HotObject.method2();
}
}
public class CoolObject {
public static synchronized void method1() {
try {
// Sleep for 10 seconds
Thread.sleep(10 * 1000);
} catch (Exception e) {}
HotObject.method2();
}
}
public class HotObject {
public static synchronized void method2() {
try {
// Sleep for 10 seconds
Thread.sleep(10 * 1000);
} catch (Exception e) {}
CoolObject.method1();
}
}
死鎖屬于比較嚴(yán)重的一種情況，jstack 會以明顯的信息進行提示。當(dāng)然，關(guān)于線程的 dump，也有一些線上分析工具可以使用。比如fastthread，但也需要你先了解這些情況發(fā)生的意義。
6.棧溢出
棧溢出不會造成 JVM 進程死亡，危害“相對較小”。下面是一個簡單的模擬棧溢出的代碼，只需要遞歸調(diào)用就可以了。
public class StackOverflowDemo {
public void start() {
start();
}
}
通過 -Xss 參數(shù)可以設(shè)置虛擬機棧的大小。比如下面的命令就是設(shè)置棧大小為 128K。
-Xss128K
如果你的應(yīng)用經(jīng)常發(fā)生這種情況，可以試著調(diào)大這個值。但一般都是因為程序錯誤引起的，最好檢查一下自己的代碼。
7.Blocked線程
BLOCKED是一個比較嚴(yán)重的線程狀態(tài)，當(dāng)后端的服務(wù)處理時間非常長，請求的線程就會進入等待狀態(tài)。這時候通過jstack來獲取堆棧，就會發(fā)現(xiàn)線程處于阻塞狀態(tài)。它阻塞在對鎖的獲取上（wating to lock）
public class BlockedAppDemo {
public static void start() {
for (int counter = 0; counter < 10; ++counter) {
// Launch 10 threads.
new AppThread().start();
}
}
}
public class AppThread extends Thread {
@Override
public void run() {
AppObject.getSomething();
}
}
public class AppObject {
public static synchronized void getSomething() {
while (true) {
try {
Thread.sleep(10 * 60 * 1000);
} catch (Exception e) {}
}
}
}
一旦頻繁發(fā)生這種情況，就證明你的程序相應(yīng)太慢了。如果CPU資源還有剩余，可以嘗試著增加請求的線程數(shù)，比如tomcat的最大線程數(shù)。
End
以上就是對于Java常見故障的幾段小代碼分析，大部分的故障都逃不出這些場景。故障的排查通常都非常耗費精力，而且你得有線上權(quán)限。怎樣做一些好用的工具，把這些復(fù)雜性屏蔽在后面，才是我們所想要的，更多關(guān)于Java程序崩潰解決代碼的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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