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





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。





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。







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。





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：





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。

解决问题1–为什么cost会那么大

刚才我们已经基本肯定是因为错误模式下的反序列化会导致cost字段会越来越大，那么也不至于上亿次吧?这个我大概查了一下代码，很大几率是好友推荐模块和相关模块。相关代码需要较频繁的对于离线镜像反序列化或者存在类似心跳业务处理

解决办法

很简单，就是一定要记住fastjson序列化的时候要加上IgnoreNonFieldGetter就可以了。

扩展

mat还有很多强大的使用功能：

• Hisogram: list Number of instances per class

• Dominator: TreeList the biggest objects and what they keep alive

• Top Consumers: Print the most expensive objects grouped by class and by package

• List Objects…

此外还可以查看线程、Class Loader Explorer等





看完三件事❤️

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作者：landon30

出处：https://club.perfma.com/article/1656271