生产环境频繁内存溢出，原来就是因为这个“String类”

Posted 2022-04-02 华为云开发者社区

本文分享自华为云社区《【高并发】你敢信？String类竟然是导致生产环境频繁内存溢出的罪魁祸首！！》，作者：冰河  。

最近，一名小伙伴跟我说：他写的程序在测试环境一点问题没有，但是发到生产环境却会频繁出现内存溢出的情况，这个问题都困扰他一周多了。于是乎，周末我便开始帮他排查各种问题。

小伙伴的疑问

问题确定

排查问题的整个过程相当耗时，这里，我就直接说定位到的问题吧。后面，我会单独写一篇详细的排查问题过程的文章！

在排查问题的过程中，我发现这位小伙伴使用的JDK还是1.6版本。开始，我也没想那么多，继续排查他写的代码，也没找出什么问题。但是一旦启动生产环境的程序，没过多久，JVM就抛出了内存溢出的异常。

这就奇怪了，怎么回事呢？

启动程序时加上合理的JVM参数，问题依然存在。。。

没办法，继续看他的代码吧！无意间，我发现他写的代码中，大量使用了String类的substring()方法来截取字符串。于是，我便跟到JDK中的代码查看传递进来的参数。

这无意间点进来的一次查看，竟然找到了问题所在！！

JDK1.6中String类的坑

经过分析，竟然发现了JDK1.6中String类的一个大坑！为啥说它是个坑呢？就是因为它的substring()方法会把人坑惨！不多说了，我们先来看下JDK1.6中的String类的substring()方法。

public String substring(int bedinIndex, int endIndex)
    if(beginIndex < 0)
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
    
    if(endIndex > count)
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);
    
    if(beginIndex > endIndex)
          throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex - beginIndex);
    
    return ((beginIndex == 0) && (endIndex == count)) ? this : new String(offset + beginIndex, endIndex - beginIndex, value);

接下来，我们来看看JDK1.6中的String类的一个构造方法，如下所示。

String(int offset, int count, char[] value)
    this.value = value;
    this.offset = offset;
    this.count = count;

看到，这里，相信细心的小伙伴已经发现了问题，导致问题的罪魁祸首就是下面的一行代码。

this.value = value;

在JDK1.6中，使用 String 类的构造函数创建子字符串的时候，并不只是简单的拷贝所需要的对象，而是每次都会把整个value引用进来。如果原来的字符串比较大，即使这个字符串不再被应用，这个字符串所分配的内存也不会被释放。 这也是我经过长时间的分析代码得出的结论，确实是太坑了！！

既然问题找到了，那我们就要解决这个问题。

升级JDK

既然JDK1.6中的String类存在如此巨大的坑，那最直接有效的方式就是升级JDK。于是，我便跟小伙伴说明了情况，让他将JDK升级到JDK1.8。

同样的，我们也来看下JDK1.8中的String类的substring()方法。

public String substring(int beginIndex, int endIndex) 
    if (beginIndex < 0) 
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(beginIndex);
    
    if (endIndex > value.length) 
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(endIndex);
    
    int subLen = endIndex - beginIndex;
    if (subLen < 0) 
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(subLen);
    
    return ((beginIndex == 0) && (endIndex == value.length)) ? this
        : new String(value, beginIndex, subLen);

在JDK1.8中的String类的substring()方法中，也调用了String类的构造方法来生成子字符串，我们来看看这个构造方法，如下所示。

public String(char value[], int offset, int count) 
    if (offset < 0) 
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset);
    
    if (count <= 0) 
        if (count < 0) 
            throw new StringIndexOutOfBoundsException(count);
        
        if (offset <= value.length) 
            this.value = "".value;
            return;
        
    
    // Note: offset or count might be near -1>>>1.
    if (offset > value.length - count) 
        throw new StringIndexOutOfBoundsException(offset + count);
    
    this.value = Arrays.copyOfRange(value, offset, offset+count);

在JDK1.8中，当我们需要一个子字符串的时候，substring 生成了一个新的字符串，这个字符串通过构造函数的 Arrays.copyOfRange 函数进行构造。这个是没啥问题。

优化JVM启动参数

这里，为了更好的提升系统的性能，我也帮这位小伙伴优化了JVM启动参数。

经小伙伴授权， 我简单列下他们的业务规模和服务器配置：整套系统采用分布式架构，架构中的各业务服务采用集群部署，日均访问量上亿，日均交易订单50W~100W，订单系统的各服务器节点配置为4核8G。目前已将JDK升级到1.8版本。

根据上述条件，我给出了JVM调优后的参数配置。

-Xms3072M -Xmx3072M -Xmn2048M -Xss1M -XX:MetaspaceSize=256M -XX:MaxMetaspaceSize=256M

至于，为啥会给出上述JVM参数配置，后续我会单独写文章来具体分析如何根据实际业务场景来进行JVM参数调优。

经过分析和解决问题，小伙伴的程序在生产环境下运行的很平稳，至少目前还未出现内存溢出的情况！！

结论

如果在程序中创建了比较大的对象，并且我们基于这个大对象生成了一些其他的信息，此时，一定要释放和这个大对象的引用关系，否则，就会埋下内存溢出的隐患。

JVM优化的目标就是：尽可能让对象都在新生代里分配和回收，尽量别让太多对象频繁进入老年代，避免频繁对老年代进行垃圾回收，同时给系统充足的内存大小，避免新生代频繁的进行垃圾回收。

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