Tomcat 检测内存泄漏实例详解

Tomcat如何检测内存泄漏

一般情况下，如果我们重启web应用是通过重启tomcat的话，则不存在内存泄漏问题。但如果不重启tomcat而对web应用进行重加载则可能会导致内存泄漏，因为重加载后有可能会导致原来的某些内存无法让GC回收，例如web应用使用了JDBC，驱动会进行注册，当web应用停止时没有反注册就会导致内存泄漏。

看看是什么原因导致tomcat内存泄漏的。这个要从热部署开始说起，因为tomcat提供了不必重启容器而只需重启web应用以达到热部署的功能，其实现是通过定义一个WebappClassLoader类加载器，当热部署时就将原来的类加载器废弃并重新实例化一个WebappClassLoader类加载器。但这种方式可能存在内存泄漏问题，因为ClassLoader是一个结构复杂的对象，导致它不能被GC回收的可能性比较多，除了对ClassLoader对象有引用可能导致其无法回收，还可能对其加载的元数据（方法、类、字段等）有引用都会导致无法被GC回收。

如上图，tomcat的资源由不同类加载器加载，这里只看BootstrapClassLoader和WebappClassLoader两个类加载器，BootstrapClassLoader负责加载rt.jar包的Java.sql.DriverManager，WebappClassLoader负责加载web应用中的MySQL驱动包，其中有一个很重要的步骤是mysql的驱动类需要注册到DriverManager中，即DriverManager.registerDriver(new Driver())，它由mysql驱动包自动完成。这样一来当web应用进行热部署操作时，没有将mysql的Driver从DriverManager中反注册掉的话，则会导致整个WebappClassLoader回收不了，造成内存泄漏。

接着看tomcat如何对此内存泄漏进行监控的，要判断WebappClassLoader会不会导致内存泄漏只需判断WebappClassLoader有没有被GC回收即可。在Java中有一种引用叫弱引用，它能很好判断WebappClassLoader有没有被GC回收，被弱引用关联的对象只能生存到下一次垃圾回收发生之前，即如果某WebappClassLoader对象只被某弱引用关联，则它会在下次垃圾回收时被回收，但如果WebappClassLoader对象除了被弱引用关联外还被其他对象强引用，那么WebappClassLoader对象是不会被回收的，根据这些条件就可以判断是否有WebappClassLoader内存泄漏了。

Tomcat的实现是通过WeakHashMap来实现弱引用的，只需将WebappClassLoader对象put到WeakHashMap中，例如weakMap.put(“a”,webappClassLoader)，当webappClassLoader及其包含的元素没有被其它任何类加载器中的元素引用到时，JVM发生垃圾回收时则会把webappClassLoader对象回收。

简单的实现代码大致如下：

public class MemoryLeakTest{
private Map<ClassLoader, String> childClassLoaders = new WeakHashMap<ClassLoader, String>();
public String[] findReloadedContextMemoryLeaks() {
    System.gc();
    List<String> result = new ArrayList<String>();
    for (Map.Entry<ClassLoader, String> entry : childClassLoaders.entrySet()) {
      ClassLoader cl = entry.getKey();
      if (!((WebappClassLoader) cl).isStarted()) {
        result.add(entry.getValue());
      }
    }
    return result.toArray(new String[result.size()]);
  }
}

使用一个WeakHashMap用于跟踪WebappClassLoader，在查找内存泄漏之前会先强制调用System.gc();进行一次垃圾回收，保证没问题的WebappClassLoader都被回收掉，这时如果还有WebappClassLoader的状态是非started（正常启动的都为started，关闭了的则为非started）的，则是未被垃圾回收的WebappClassLoader，属于内存泄漏的。

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