FastJson与一起堆内存溢出'血案'
现象
- QA同学反映登录不上服务器
排查问题1--日志级别
- 查看log,发现玩家登录的时候抛出了一个java.lang.OutOfMemoryError
- 大概代码是向Redis序列化一个PlayerMirror镜像数据,但是在JSON.toJSONString的时候出现了错误.比较清晰，即序列化的时候expandCapacity,内存不足
- 又看了一下日志，有好几个OutOfMemoryError,都是类似于用fastjson序列化PlayerMirror报的错误
- 有仔细看了一下server目录，发现了几个.hprof,说明确实发生了堆内存溢出，因为启动参数增加了'-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError'
at java.lang.OutOfMemoryError.<init>()V (OutOfMemoryError.java:48)
at com.alibaba.fastjson.serializer.SerializeWriter.expandCapacity(I)V (SerializeWriter.java:249)
-rw------- 1 xx xx 2043416350 Nov 24 11:37 java_pid8068.hprof
-rw------- 1 xx xx 2028797313 Nov 24 11:17 java_pid4671.hprof
-rw------- 1 xx xx 1477222612 Nov 23 23:25 java_pid31563.hprof
排查问题2--JVM命令级别
- 使用了jvm命令初步排查一下问题
- jstat -gcutil pid
- jstat -gc pid
- jmap -histo pid
- jmap -heap pid
- jstat看到老年代基本已经满了
- jmap看到排名前两位的分别是Object[]和char[]
num #instances #bytes class name
----------------------------------------------
1: 146219 741203672 [Ljava.lang.Object;
2: 2842356 639498168 [C
排查问题3--专业工具级别
- 因为了hprof,所以只需要用专业的内存分析工具mat即可
- mat#Open Heap Dump,载入后直接出来一个Getting Started Wizard#Leak Suspects Report,即内存泄露的报告,选择finish
- 两个怀疑的问题
- 其中有一个JSONArray的实例就占用了大约700M内存
- 另外一个是线程的local Variables占用了500M内存
image
- 点开问题1详情
- 发现这个JSONArray是配置类PersonalityStrengthenConfig#cost字段
- 仔细看一下这个JSONArray#list#elementData的数组长度是可怕的183842095
image
- 点开问题2详情
- 第一张图可以看到，fastjson内部的SerializeWriter中中buf#char[]长度竟然是可怕的262012306
- 而第二种图的堆栈信息可以看到是在序列化PersonalityStrengthenConfig抛出的内存溢出
![]()
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image
- 结合两个问题,比较能容易的想到答案
- PersonalityStrengthenConfig中的cost字段(JSONArray)占用了大量的内存
- 而玩家下线或者上线的时候要序列化一部分数据到redis,其中就包括这个PersonalityStrengthenConfig,所以也要序列化这个超级大的cost,而序列化要申请空间,所以就内存溢出了
分析问题1--观察数据
- 为什么数据配置类PersonalityStrengthenConfig会被序列化呢
- 因为玩家下线的时候需要序列化一个玩家镜像数据到redis
- Player->Hero->HeroPersonality->getConfig(PersonalityStrengthenConfig)
- HeroPersonality有一个get方法,而做序列化的这个同学忘记加了SerializerFeature.IgnoreNonFieldGetter这个参数,所以导致getConfig中的这个config对象被序列化进去了
- 修改完毕代码后,所有的问题都没有了
- 需要确认一下:PersonalityStrengthenConfig#cost这个JsonArray为什么占这么大空间，能看一下里面都是什么？
- 在mat中怀疑的第一个怀疑报告中点击PersonalityStrengthenConfig@0x8140c468对象,左侧Inspector页面有一个Attributes,找到cost右键->List Objects->with outgoing references
- 从下图可以看到，这个JSONAray内部出了第一个元素是一个正常的JSONObject外，其他的全部为null
- 当然你可以从第二个怀疑报告中将SerializeWriter中的buf#char[]数据拷贝出来->单击->Copy->Save Value to File.当然这个文件几百M(且只有一行)，非常大，普通的文本编辑器根本看不出来(我在linux上使用了tail，然后不断的ctrl+c 最终看到了数据的开头),而这个数据也是当序列化到了config#cost字段时,只有一个正常的数据，其他后面全部为null
- 所以数据问题确认完毕:cost字段里面除了一个正常的JSONObject外，剩余的全部是null
image
分析问题2--尝试重现
- 最初的解决方法很简单 尝试通过代码方式能否复现
- 即new一个HeroPersonality,其内部有一个getConfig,使用没有加IgnoreNonFieldGetter的方式序列化,看是否会造成大内存的占用
- 很遗憾，未能复现
HeroPersonality hp = new HeroPersonality();
hp.setPersonalityLevel(1);
String str = JSON.toJSONString(hp);
- 然后尝试还原数值表最近的几个版本，看看是否有问题
- 这个就是怀疑策划配置表有问题 导致这个cost字段在某些特殊情况下会如可能在加载的时候就变的很大
- 很遗憾 未能复现
- 分析源代码 确认是否可能启动加载配置表后这个cost字段就很大
- debug DataConfigService
- 发现的第一个问题是这个类混用了json-lib和fastjson(这个框架已更新，我们项目一直未更新)，这里怀疑是否是json-lib有bug
- 发现反序列化的过程是JSONLexer#扫描如大括号,逗号,方括号
- 先找到了配置表的的第一个JSONObject,然后加到cost数组(注意此时JSONArray#list的底层数组长度已经被expand到了长度10) 然后遇到RBRACKET,就结束扫描了
- 看到这里就有一个想法 是否是有可能遇到了特殊字符,如fastjson中的循环引用
- 进而猜测到是否是策划配置的时候配置了公式？而且我也各种尝试在json的cost字段加各种特殊字符
- 很遗憾，经过验证 未能复现
- 尝试仔细看了一下堆快照，将PersonalityStrengthenConfig的10个对象内部数据都看了一下，和svn的策划表对比了一下，确认了是某个版本的数据。而这个版本的数据在本地测试是没有任何问题的
- 排除策划配置数据问题
分析问题3--山重水复疑无路
在我写本地测试代码重现的时候 我写了一个反序列化HeroPersonality的例子
先用HeroPersonality序列化为一堆字符串,然后尝试在这堆字符串加入一些额外信息,然后再反序列化
-
不经意的发现
- 当进行一次HeroPersonality的反序列化后 再将原来的HeroPersonality再次序列化输出时惊奇的发现序列化后的cost字段多了一个null
- 然后我就将反序列化代码放在循环里 然后再次输出 发现cost字段被加了很多null
伪测试代码
PersonalityStrengthenConfig config = DataConfigService.
getSettingById(PersonalityStrengthenConfig.class, 1);
System.out.println("dcs.config1:" + config.cost);
System.out.println("dcs.config1:" + config.attr_num);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
String str1 = "{...}";
JSON.parseObject(str1, HeroPersonality.class);
}
System.out.println("dcs.config2:" + config.cost);
System.out.println("dcs.config2:" + config.attr_num);
-
结果输出
image 这个结果让我惊喜，让我非常的肯定，cost中的大量null就是这样产生的,而且我最早就怀疑HeroPersonality中有一些非序列化的get方法有一些问题;而同样的attr_num也是JSONArray类型，就没有任何问题.问题初步锁定在HeroPersonality中的一个get方法.
分析问题4--源代码跟踪
- 需要源代码debug，为什么在不断的调用反序列化的时候，cost被加入了大量的null
- 下面这个是HeroPersonality的两个get方法，可以看到其中的getNextTrainCost调用了getConfig字段cost字段,下面从源代码debug的角度看一下为什么会每次反序列化都多了很多null
- 首先getNextTrainCost这个getter中的nextTrainCost被当成了一个field，因为其返回值是一个JSONArray,其本身是可以作为setter用到的
- 其反序列化，用json中"nextTrainCost"相关反序列化
- 该字符串是[{"
.config.cost[0]"} 即使用了fastjson的循环引用,这个反序列化出来为[null] (因为本身config压根就不属于field,只是一个get方法而已)
- 然后调用setter(本身就是一个setter),得到cost,然后将这个[null] add到cost上
- 然后每反序列化一次都向cost中加入一个[null],进而使cost越来越大(JSONArray#底层数组还会自动expand)
public JSONArray getNextTrainCost() {
return ((PersonalityStrengthenConfig) getConfig()).cost;
}
@Override
public DataConfigItem getConfig() {
return DataConfigService.getSettingById(PersonalityStrengthenConfig.class,
personalityLevel);
}
- 反序列化nextTrainCost
// FieldDeserializer#setValue 其中method就是getNextTrainCost() 即获取方法的返回值然后加了一个null
Collection collection = (Collection) method.invoke(object);
if (collection != null) {
collection.addAll((Collection) value);
}
分析问题5--问题初步总结
- 第一个问题出在了HeroPersonality中的getNextTrainCost方法引用了getConfig中的cost
- 导致在反序列化的时候每次会将json#nextTrainCost中反序列化出来的JSONArray#add到cost上(相当于调用了setter方法)
- 注意即使json#nextTrainCost不是循环引用(fastjson可关闭),即值就是引用的config#cost值,则每次反序列化一样也会将反序列化出来的JSONArray#add到cost，只不过这次不会是null而已
- 第二个问题是最开始提到的我们正常序列化的时候就要带上IgnoreNonFieldGetter这个参数，不要将非field的get方法给序列化上去
- 加上参数后，序列化后的json就没有nextTrainCost了,那么也就不会有反序列化的问题了，因为压根就扫描不到
- 当然HeroPersonality这个getNextTrainCost也比较奇葩，用了引用的方式，其实完全没有必要，可以考虑干掉
解决问题1--为什么cost会那么大
- 刚才我们已经基本肯定是因为错误模式下的反序列化会导致cost字段会越来越大，那么也不至于上亿次吧?
- 这个我大概查了一下代码，很大几率是好友推荐模块和相关模块
- 相关代码需要较频繁的对于离线镜像反序列化
- 或者存在类似心跳业务处理
- 解决办法
- 很简单 就是一定要记住fastjson序列化的时候要加上IgnoreNonFieldGetter就可以了
扩展
- mat还有很多强大的使用功能
- Hisogram: list Number of instances per class
- Dominator: TreeList the biggest objects and what they keep alive
- Top Consumers: Print the most expensive objects grouped by class and by package
- List Objects...
- 此外还可以查看线程、Class Loader Explorer等
image
- 其他有兴趣的可以了解
- 什么是Shallow,什么是Retained
- 如何计算一个Java对象的大小
