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JVM对象分配与程序崩溃排查

ds 2025/5/14 18:54:39

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：

内存分配
对象的内存分配在 堆（Heap） 中，优先在 新生代（Young Generation） 的 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）。
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）。
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。
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：

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。
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）。
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。
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 OutOfMemoryError 或 java.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> 或 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：

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 SIGTERM 或 SIGINT 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