干貨，記一次Metaspace導致頻繁fgc的問題排查過程

最近線上有一條機器在運行了10幾天后出現告警，頻繁出現fgc，在切斷流量之后，從運維那邊拿了應用的heapdump文件。在一開始出現fgc時，我就上了容器平臺查看了gc日志，gc日志如下：

從日志中可以看出很明顯優于metaspace空間不夠造成的fgc，而且不斷進行fgc，且metaspace空間回收不了。于是查看一下jvm啟動參數，參數如下：

這里Metaspace和MaxMetaspace都設置成了256M，奇怪了gc日志中Metaspace才使用了165M就出現了fgc，難道是新加載的類90M的空間嗎，這個可以肯定不是，如果不是新申請90M的空間這個原因引起的，那么就只有metaspace內存碎片引起的了。于是通過mat分析heapdump，發現 DelegatingClassLoader有1100多個，于是先查看一下 DelegatingClassLoader是個什么東西？其屬于sun.reflect包下，代碼如下：

classDelegatingClassLoader?extendsClassLoader?{?DelegatingClassLoader(ClassLoader?var1)?{?super(var1);?}

證明其確實一個ClassLoader。

那到底是什么對象在引用這些ClassLoader呢，通過mat發現是 GeneratedMethodAccessor在引用這些ClassLoader，繼續跟蹤發現是mybatis的Reflector應用了這些對象。好辦了，于是繼續查看了Reflector的代碼，代碼片段如下：

privateMap<String,?Invoker>?setMethods=?newHashMap<String,?Invoker>();privateMap<String,?Invoker>?getMethods=?newHashMap<String,?Invoker>();privateMap<String,?Class<?>>?setTypes=?newHashMap<String,?Class<?>>();privateMap<String,?Class<?>>?getTypes=?newHashMap<String,?Class<?>>();

這個Reflector對象會緩存orm中實體類的getter setter方法，mybatis需要將表中的記錄轉換成java實體類，為了提高反射的效率將實體類的方法、構造函數等緩存起來了，Mybatis會在運行的過程中通過 ReflectorFactory為每一個實體類創建一個 Reflector方便后續進行反射調用。

問題來了，為什么會有這么多的 DelegatingClassLoader呢？通過mat可以分析出來，這些ClassLoader最終都是被java的 Method對象所引用的。

于是分析Method的創建過程和Method的調用過程，最終發現Method在調用過程會創建一個MethodAccessor并將MehtodAccessor作為存在一個叫做methodAccessor的field中，java為了提高反射調用的性能，用了一種膨脹（inflation）的方式（從jni調用轉換成classbytes調用），通過參數-Dsun.reflect.inflationThreshold進行控制默認15，在小于這個次數時會使用native的方式對方法進行調用，如果method的調用次數超過指定次數就會使用字節碼的方式生成方法調用，如果使用字節碼的方式最終會為每一個方法都生成 DelegatingClassLoader。具體的源碼如下：Method.invoke方法：

Method.acquireMethodAccessor方法：

ReflectionFactory.newMethodAccessor方法：

NativeMethodAccessorImpl.invoke方法：

publicObject?invoke(Object?var1,?Object[]?var2)?throwsIllegalArgumentException,?InvocationTargetException?{?if(++this.numInvocations?>?ReflectionFactory.inflationThreshold()?&&?!ReflectUtil.isVMAnonymousClass(this.method.getDeclaringClass()))?{?MethodAccessorImpl?var3?=?(MethodAccessorImpl)(newMethodAccessorGenerator()).generateMethod(this.method.getDeclaringClass(),?this.method.getName(),?this.method.getParameterTypes(),?this.method.getReturnType(),?this.method.getExceptionTypes(),?this.method.getModifiers());?this.parent.setDelegate(var3);?}
?returninvoke0(this.method,?var1,?var2);}

MethodAccessorGenerator.generateMethod方法片段：

ClassDefiner.defineClass方法：

另外還有RefectionFactory的checkInitted方法會通過 System.getProperty方法拿 sun.reflect.inflationThresholdproperty，默認值為15。代碼的流程不是很長，切比較容易理解。接下來就是驗證是不是java反射的Inflat方式引起的。于是寫了下面的例子進行驗證：

/-XX:MetaspaceSize=64M?-XX:MaxMetaspaceSize=64M?-Xms1g?-Xmx1g?-XX:+UseConcMarkSweepGC?-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=75?-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly?-XX:+PrintGCTimeStamps-XX:+PrintGCDetails?-Dsun.reflect.inflationThreshold=0/public?static?voidmain(String[]?args)?throwsIOException,?InvocationTargetException,?IllegalAccessException?{?ReflectorFactory?reflectorFactory?=?newDefaultReflectorFactory();?System.out.println("load?class?start");?//?model有1000個方法Reflector?reflector1?=?reflectorFactory.findForClass(TestModel.class);?Reflector?reflector2?=?reflectorFactory.findForClass(TestModel2.class);?Reflector?reflector3?=?reflectorFactory.findForClass(TestModel3.class);
?System.out.println("load?class?finished");
?//?model有1000個方法TestModel?testModel?=?newTestModel();
?Object[]?empty?=?{};?Object[]?one1?=?{"a"};
?TestModel2?testModel2?=?newTestModel2();
?TestModel3?testModel3?=?newTestModel3();
?System.out.println("method?invoke?start");?for(inti?=?0;?i?<?1;?i++)?{?for(intj?=?0;?j?<?1000;?j++)?{?reflector1.getSetInvoker("field"+?j).invoke(testModel,?one1);?reflector1.getGetInvoker("field"+?j).invoke(testModel,?empty);
?reflector2.getSetInvoker("field"+?j).invoke(testModel2,?one1);?reflector2.getGetInvoker("field"+?j).invoke(testModel2,?empty);
?reflector3.getSetInvoker("field"+?j).invoke(testModel3,?one1);?reflector3.getGetInvoker("field"+?j).invoke(testModel3,?empty);?}?}?System.out.println("method?invoke?finished");?System.in.read();}

通過不設置參數 sun.reflect.inflationThreshold和設置參數為0，運行結果如下：不設置的情況：

設置為0的情況：

可以看出兩種設置下Metaspace內存占用相差很大，基本驗證分析的結果是正確的。最終針對這次因為Metaspace引起頻繁fgc的修復的方案可以有：

• 增大Metaspace空間

• 犧牲一些性能，應用啟動參數中添加參數 -Dsun.reflect.inflationThreshold，并將其值設置的足夠大。

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