JVM中Perm区持续上涨问题

Java应用Perm区一直呈上涨趋势的原因可以用一个简单的办法排查，就是用btrace去跟踪下是什么地方在调用ClassLoader.defineClass，在大多数情况下这招都是管用的。

Perm区存放的啥信息？

Perm叫做持久代，存放了类的信息、类的静态变量、类中final类型的变量、类的方法信息，Perm是全局共享的，在一定条件下会被GC掉，方所要承载的数据超过内存区域后，就会出现OOM异常。可以通过-XX：PermSize和-XX：MaxPermSize来指定这个区域的最小值和最大值。持久代的回收主要包括两部分，废弃常量和无用的类，废弃的常量比较容易判别，没有任何String类型的对象引用这个就算可以废弃的了，但是无用的类判别比较复杂，（该类所有的实例已经被回收，JVM中没有任何类的实例；加载该类的ClassLoader被回收；该类对应的java.lang.Class没有地方引用）。可以使用-verbose:class以及-XX:TraceClassLoading和-XX:TraceClassUnLoading来查看类的加载和卸载情况。

ClassLoader中的defineClass是干啥的？

该方法用于将二进制的字节码转换为Class对象，对于自定义加载类非常重要，如果二进制的字节码不符合JVM的规范，就会报ClassFormatError，如果生成的类名和二进制中的不符，报NoClassDefFoundError异常，如果加载的class是受保护的，则报SecurityException，如果此类已经在ClassLoader已经加载，会报LinkageError。

例子1：运行时常量溢出

向常量池中添加数据，可以调用String.intern()，这个是native方法，如果常量池中已经存在一个，则返回，否则添加到常量池中。

刚开始的例子如下：

public class PermTest {
    public static void main(String[] args) {
        int i = 0;
        while (true) {
            String.valueOf(i++).intern();
            System.out.println(i);
        }
    }
}

发现没有抛出OOM异常，用JConsole查看，（PermSize和MaxPermSize都是10M）在10M的时候曲线又下去了，原来是FullGC把常量池中没有的引用GC掉了，所以没有OOM。

增加了一个List，持有这个引用，就不会被GC掉了。

public class PermTest {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> all = new ArrayList<String>();
        int i = 0;
        while (true) {
            all.add(String.valueOf(i++).intern());
        }
    }
}

Exception in thread  "main"  java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
    at java.lang.String.intern(Native Method)
    at PermTest.main(PermTest.java: 10 )

例子2：用cglib产生代理类，不断的创建类

import java.lang.reflect.Method;
import net.sf.cglib.proxy.Enhancer;
import net.sf.cglib.proxy.MethodInterceptor;
import net.sf.cglib.proxy.MethodProxy;

public class PermTest {
    public static void main(String[] args) {
        while (true) {
            Enhancer enhancer = new Enhancer();
            enhancer.setSuperclass(PermTestClass. class);
            enhancer.setUseCache(false);
            enhancer.setCallback(new MethodInterceptor() {
                @Override
                public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args,
                        MethodProxy proxy) throws Throwable {
                    return proxy.invoke(obj, args);
                }
            });
            enhancer.create();
        }
    }

    static class PermTestClass {
    }
}

Caused by: java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space
    at java.lang.ClassLoader.defineClass1(Native Method)
    at java.lang.ClassLoader.defineClassCond(ClassLoader.java: 631)
    at java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java: 615)
    ...  8  more

Btrace的脚本文件如下（查看哪里调用了defineClass信息）：

import static com.sun.btrace.BTraceUtils.*;
import com.sun.btrace.annotations.*;

@BTrace
public class BtraceAll {
    @TLS
    private static long beginTime;

    @OnMethod (
        clazz= "java.lang.ClassLoader",
        method= "defineClass"
    )
    public static void traceMethodBegin() {
        beginTime = timeMillis();
    }

    @OnMethod (
        clazz= "java.lang.ClassLoader",
        method= "defineClass",
        location= @Location(Kind.RETURN)
    )
    public static void traceMethdReturn(
            @Return String result,
            @ProbeClassName String clazzName,
            @ProbeMethodName String methodName) {
        println("===========================================================================");
        println(strcat(strcat(clazzName, "."), methodName));
        println(strcat("Time taken : ", str(timeMillis() - beginTime)));
        println("java thread method trace:---------------------------------------------------");
        jstack();
        println("----------------------------------------------------------------------------");
        println(strcat("Reuslt :", str(result)));
        println("============================================================================");
    }
}

运行后，发现cglib在创建代理类的时候，确实调用了defineClass方法

===========================================================================
java.lang.ClassLoader.defineClass
Time taken : 79
java thread method trace:---------------------------------------------------
java.lang.ClassLoader.defineClass(ClassLoader.java: 615)
sun.reflect.GeneratedMethodAccessor1.invoke(Unknown Source)
sun.reflect.DelegatingMethodAccessorImpl.invoke(DelegatingMethodAccessorImpl.java: 25)
java.lang.reflect.Method.invoke(Method.java: 597)
net.sf.cglib.core.ReflectUtils.defineClass(ReflectUtils.java: 384 )
net.sf.cglib.core.AbstractClassGenerator.create(AbstractClassGenerator.java: 219)
net.sf.cglib.proxy.Enhancer.createHelper(Enhancer.java: 377)
net.sf.cglib.proxy.Enhancer.create(Enhancer.java: 285)
PermTest.main(PermTest.java: 19)
----------------------------------------------------------------------------
Reuslt : class  PermTest$PermTestClass$$EnhancerByCGLIB$$1ed16944_8
============================================================================

至此，问题场景以及如何排查，清晰了。。。