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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
又仔细看了一下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.SerializeW
riter.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

fastJson与一起堆内存溢出'血案'

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。

fastJson与一起堆内存溢出'血案'

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。

fastJson与一起堆内存溢出'血案'

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。

fastJson与一起堆内存溢出'血案'

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，不过很遗憾未能复现。

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：

fastJson与一起堆内存溢出'血案'

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。