面试题：Java Native方法内存泄漏场景及排查

Question

假设你在一个包含多个Native方法调用的Java项目中，发现了疑似内存泄漏问题。请描述可能导致内存泄漏的Native方法使用场景，并说明如何利用工具（如MAT等）进行排查和定位？

Answer 1

可能导致内存泄漏的Native方法使用场景

1. 未正确释放资源：在Native方法中分配了内存（如通过C的malloc函数），但在Java代码中没有相应地调用释放内存的方法（如C的free函数）。例如，使用JNI调用C库函数进行图像数据处理，C函数分配了一块大的图像缓冲区，但处理完后没有释放。
2. 对象生命周期管理不当：Native方法持有Java对象的引用，但没有正确处理对象的生命周期。比如，Native代码创建了一个全局的Java对象引用，即使Java层面已经不再使用该对象，由于Native方法一直持有引用，垃圾回收器无法回收该对象，导致内存泄漏。
3. 资源缓存未清理：在Native方法中实现了缓存机制，但缓存的资源没有在合适的时候清理。例如，缓存了数据库连接对象，在应用结束或数据库配置变更时没有关闭和清理这些连接。

利用MAT（Memory Analyzer Tool）进行排查和定位

1. 生成堆转储文件
   • 在Java应用运行时，使用jmap工具生成堆转储文件（.hprof文件）。例如，假设Java进程ID为1234，可以在命令行执行jmap -dump:format=b,file=heapdump.hprof 1234。
2. 导入堆转储文件到MAT
   • 打开MAT工具，选择File -> Open Heap Dump，然后选择生成的.hprof文件。
3. 分析对象引用关系
   • Histogram视图：查看Histogram视图，它按类列出堆中的对象数量和大小。关注那些数量异常多或占用内存过大的类，这些类可能与内存泄漏有关。
   • Dominator Tree视图：切换到Dominator Tree视图，它显示对象之间的支配关系（即如果一个对象被释放，哪些对象也会被释放）。通过这个视图可以找到占用大量内存的对象及其引用链。
   • Retained Heap：在上述视图中，关注Retained Heap列，它表示对象及其所有被它直接或间接引用的对象所占用的内存大小。通常，内存泄漏对象会有较大的Retained Heap值。
4. 定位Native方法相关对象
   • 由于是在包含Native方法调用的项目中排查，查找与Native方法相关的类或对象。这可能包括JNI本地接口相关的类，或者在Native代码中创建或引用的Java对象。
   • 通过分析引用链，判断是否存在Native方法导致的对象无法被垃圾回收。例如，如果发现某个Java对象的引用链中有Native层的对象一直持有其引用，且该Java对象在Java层面不应再被使用，可能就是内存泄漏点。
5. 使用OQL（Object Query Language）查询
   • MAT提供了OQL，可以编写查询语句来筛选特定的对象。例如，可以编写查询语句查找特定类的对象，或者根据对象的属性进行筛选，进一步定位可能存在内存泄漏的对象。例如，查询select * from instanceof com.example.MyNativeRelatedClass，以找出所有MyNativeRelatedClass类型的对象及其相关信息。