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：

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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。

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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());             }         } }

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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

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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{     } }

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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）：

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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

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=========================================================================== 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