如何分析 spring-boot 应用程序的内存消耗？

Question

我有一个 spring-boot 应用程序，我怀疑它可能存在内存泄漏。随着时间的推移，内存消耗似乎在增加，大约需要 500M 内存，直到我重新启动应用程序。重新启动后大约需要 150M。spring-boot 应用程序应该是一个非常无状态的休息应用程序，并且在请求完成后不应该留下任何对象。我希望垃圾收集器能够处理这个问题。

目前在生产中，spring-boot 应用程序似乎使用 343M 内存（RSS）。我获取了应用程序的堆转储并对其进行了分析。根据分析，heapdump的大小只有31M。那么缺失的300M到底在哪里呢？堆转储与应用程序使用的实际内存有何关联？我如何分析堆转储之后的内存消耗？如果使用的内存不在堆中，那么它在哪里呢？如何发现 spring-boot 应用程序的内存消耗情况？

Answer 1

除了堆之外，还有线程堆栈、元空间、JIT 代码缓存、本机共享库和堆外存储（直接分配）。

我将从线程堆栈开始：您的应用程序在峰值时产生多少个线程？默认情况下，每个线程可能为其堆栈分配 1MB，具体取决于 Java 版本、平台等。如果有 300 个活动线程（空闲或不空闲），您将分配 300MB 堆栈内存。

考虑将所有线程池设置为固定大小（或至少提供合理的上限）。即使这被证明不是您所观察到的问题的根本原因，它也会使应用程序的行为更具确定性，并帮助您更好地隔离问题。

Answer 2

那么缺失的300M到底在哪里呢？

对此进行了大量研究，特别是尝试调整控制非堆的参数。这项研究的成果之一是内存计算器（二进制）。

您会看到，在对可用内存量有硬性限制的 Docker 环境中，当 JVM 尝试分配比可用内存更多的内存时，它会崩溃。即使进行了所有研究，memory calculator仍然有一个称为“head-room”的宽松选项 - 通常设置为总可用内存的 5% 到 10%，以防 JVM 决定无论如何获取更多内存（例如在密集垃圾收集期间）。

除了“head-room”之外，还memory calculator需要 4 个额外的输入参数来计算控制内存使用的 Java 选项。

• total-memory- Spring Boot 应用程序至少 384 MB，从 512 MB 开始。
• loaded-class-count- 最新的 Spring Boot 应用程序大约有 19000 个。这似乎随着每个 Spring 版本的增长而增长。请注意，这是最大值：设置太低的值将导致各种奇怪的行为（有时会抛出“OutOfMemory：非堆”异常，但并非总是如此）。
• thread-count- 40 用于“正常使用”Spring Boot Web 应用程序。
• jvm-options- 请参阅下面的两个参数。

“算法”部分提到了可以调整的其他参数，我发现其中有两个值得针对每个应用程序进行研究并指定：

• -Xss设置为 256kb。除非您的应用程序具有非常深的堆栈（递归），否则将每个线程从 1 MB 增加到 256kb 可以节省大量内存。
• -XX:ReservedCodeCacheSize设置为 64MB。“CodeCache”使用高峰通常出现在应用程序启动期间，从 192 MB 到 64 MB 可以节省大量可用作堆的内存。在运行时具有大量活动代码的应用程序（例如具有大量端点的Web应用程序）可能需要更多“CodeCache”。如果“CodeCache”太低，您的应用程序将使用大量CPU而不做太多事情（这也可以在启动过程中体现出来：如果“CodeCache”太低，您的应用程序可能需要很长时间才能启动）。“CodeCache”被 JVM 报告为非堆内存区域，应该不难测量。

输出memory calculator是一堆 Java 选项，它们都会影响 JVM 使用的内存。如果您确实想知道“丢失的 300M”在哪里，除了“Java Buildpack Memory Calculator v3”基本原理之外，还可以学习和研究这些选项中的每一个。

# Memory calculator 4.2.0

$ ./java-buildpack-memory-calculator --total-memory 512M --loaded-class-count 19000 --thread-count 40 --head-room 5 --jvm-options "-Xss256k -XX:ReservedCodeCacheSize=64M"

-XX:MaxDirectMemorySize=10M -XX:MaxMetaspaceSize=121289K -Xmx290768K

# Combined JVM options to keep your total application memory usage under 512 MB:

-Xss256k -XX:ReservedCodeCacheSize=64M -XX:MaxDirectMemorySize=10M -XX:MaxMetaspaceSize=121289K -Xmx290768K

Answer 3

我们可以通过这种方式查看Spring Boot应用程序的内存消耗情况。

1. 创建 spring boot 应用程序作为.jar文件并使用执行它java -jar springboot-example.jar

2. 现在打开 CMD 并输入jconsole并按 Enter 键。

   注意：- 在打开 jconsole 之前，您需要运行.jar文件

3. 现在您可以看到如下所示的窗口，其中将显示之前在“本地进程”部分中运行的应用程序。

4. 选择 springboot-example.jar 并单击下面的连接按钮。

5. 之后它会显示以下提示并给出不安全连接选项。

6. 最后您可以看到下面的概览（堆内存、线程...）。