JVM对象分配与程序崩溃排查

一、new 对象在 JVM 中的过程

在 JVM 中通过 new 关键字创建对象时,会经历以下步骤:

  1. 内存分配

    对象的内存分配在 堆(Heap) 中,优先在 新生代(Young Generation)Eden 区 分配。分配方式取决于堆内存是否规整:

    • 指针碰撞(Bump the Pointer) :适用于内存规整的堆(如使用 -XX:+UseSerialGC)。
    • 空闲列表(Free List) :适用于内存不规整的堆(如使用 -XX:+UseCMSGC)。
  2. 初始化零值

    内存分配完成后,JVM 会将对象的所有字段初始化为零值(如 int 初始化为 0,引用初始化为 null)。

  3. 设置对象头(Object Header)

    对象头包含以下信息:

    • Mark Word :哈希码、GC 分代年龄、锁状态标志等。
    • 类型指针:指向方法区中对象所属类的元数据。
  4. 执行构造函数(<init>

    调用对象的构造函数(用户编写的 new 后的代码),完成字段的显式初始化。


二、对象从新生代晋升到老生代的条件

对象从新生代进入老生代的几种情况:

  1. 年龄阈值(MaxTenuringThreshold)

    默认情况下,对象每经历一次 Minor GC 并存活,年龄加 1。当年龄超过阈值(默认 15,通过 -XX:MaxTenuringThreshold 设置)时,晋升到老年代。

  2. 大对象直接进入老年代

    通过 -XX:PretenureSizeThreshold 设置阈值(如 1MB),大于该值的对象直接在老年代分配(避免在 Eden 区复制)。

  3. Survivor 区动态年龄判断

    如果 Survivor 区中 相同年龄的所有对象大小总和超过 Survivor 区的一半,则年龄大于等于该值的对象直接晋升到老年代。

  4. Minor GC 后 Survivor 区空间不足

    当 Survivor 区无法容纳 Minor GC 后存活的对象时,会通过 分配担保机制(Handle Promotion) 直接将对象转移到老年代。


三、CPU 和内存正常,但程序崩溃的排查方法

即使 CPU 和内存正常,程序崩溃仍可能由以下原因导致:

1. 内存泄漏或 OOM(OutOfMemoryError)
  • 检查 JVM 日志 :搜索 OutOfMemoryErrorjava.lang.StackOverflowError
  • 堆转储分析 :通过 jmap -dump:format=b,file=heap.hprof <pid> 导出堆快照,用工具(如 MAT、VisualVM)分析内存泄漏。
  • 元空间泄漏:检查是否有类加载器泄漏(如频繁生成动态类)。
2. 死锁或线程阻塞
  • 线程转储分析 :通过 jstack <pid>kill -3 <pid> 获取线程快照,检查是否有 BLOCKED 状态的线程或死锁。

  • 示例死锁日志

    复制代码
    Found one Java-level deadlock:
    Thread 1 waiting to lock Monitor@0x00007fcdd8003e58 (Object 0x000000076ab00000),
    Thread 2 holding Monitor@0x00007fcdd8003e58 (Object 0x000000076ab00000)
3. JVM 崩溃(Native 层错误)
  • 检查 hs_err_pid<pid>.log:JVM 崩溃时会生成错误日志,记录 Native 层错误(如 SIGSEGV)。
  • 常见原因:JNI 代码错误、操作系统资源耗尽(如文件句柄数限制)。
4. 外部依赖故障
  • 数据库连接池耗尽 :检查日志中是否有 Connection pool is full
  • 外部服务超时:通过链路追踪工具(如 SkyWalking)分析调用链。
5. 程序主动退出
  • 检查代码中的 System.exit() :是否有逻辑错误调用 System.exit(0)
  • 信号处理 :检查是否捕获到 SIGTERMSIGINT 信号(如 kill -15 <pid>)。
6. 资源泄漏
  • 文件句柄泄漏 :通过 lsof -p <pid> 查看进程打开的文件数。
  • Socket 泄漏 :通过 netstat -anp | grep <pid> 检查未关闭的连接。

四、排查工具汇总

工具/命令 用途
jstack <pid> 获取线程快照,分析死锁/阻塞
jmap -heap <pid> 查看堆内存分配情况
jstat -gcutil <pid> 监控 GC 频率和耗时
jcmd <pid> GC.heap_dump 生成堆转储文件
vmstat 1 监控系统资源(CPU、内存、IO)
strace -p <pid> 跟踪系统调用和信号

五、总结

  • 对象分配:优先在 Eden 区,通过 GC 年龄或大对象策略进入老年代。
  • 程序崩溃排查:优先检查 JVM 日志、线程快照、堆转储和系统资源限制。
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