在前面的文章中，我們分析了 tomcat 類加載器的相關源碼，也了解了 tomcat 支持類的熱加載，意味著 tomcat 要涉及類的重復卸裝/裝載過程，這個過程是很敏感的，一旦處理不當，可能會引起內(nèi)存泄露

卸載類

我們知道，class 信息存放在元數(shù)據(jù)區(qū)（1.7是 Perm 區(qū)），這一塊的內(nèi)存相比堆而言，只占據(jù)非常小的空間，但是如果處理不當，還是有可能會導致內(nèi)存溢出。這讓我回想起幾年前的一個故障，線上環(huán)境啟用了 tomcat 的自動 reload 功能，出現(xiàn)過?java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space?問題，排查的結(jié)果是因為 tomcat 在自動重載應用的時候，沒有正常卸載類，導致 Perm 區(qū)內(nèi)存沒能被釋放而發(fā)生溢出。tomcat 會盡量避免這類問題的發(fā)生，但是不能百分之百保證不會出現(xiàn)，所以還是建議不要隨意開啟?reloadable?功能

卸載類的條件很苛刻，必須同時滿足以下3點：
1、 該類所有的實例已經(jīng)被回收
2、 加載該類的?ClassLoder?已經(jīng)被回收
3、 該類對應的?java.lang.Class?對象沒有任何地方被引用

針對第1點，保證所有的實例被回收，這點不難，tomcat 在 Context 組件中實例化這些對象，持有直接或間接的引用，所以在熱部署的時候，只要回收 Context 組件即可保證實例對象被回收。

在前面的文章中我們分析了 tomcat 類加載器，tomcat 使用?ParallelWebappClassLoader?加載 Class，在熱部署的時候自然也會回收該類加載器。但是要注意的是，ParallelWebappClassLoader?會作為線程上下文的類加載器，因此要避免該類加載器對象在其他地方被引用。其實，這個問題是最隱晦的，jdk 中有些類會持有線程上下文的類加載器，作為一個優(yōu)秀的開源產(chǎn)品，tomcat 為我們解決了很多諸如此類的問題

此外，還要保證類對應的?java.lang.Class?對象沒有任何地方引用，只要 Class 對象作用域限制在?Context?組件的作用范圍便不會發(fā)生泄露，tomcat 也是這么做了，使用?Context?實現(xiàn)了隔離機制

熱加載問題

熱加載會面臨很多問題，有很多坑，需要非常豐富的經(jīng)驗。下面針對 tomcat 中涉及的類加載器泄露、對象泄露、文件鎖等這幾類常見的問題加以分析討論。如果您對熱加載感興趣的話，可以研究下阿里開源的?jarlinks

文件鎖

在 Windows 系統(tǒng)下使用?URLConnection?讀取本地 jar 包的資源時，它會將資源緩存起來，會導致該 jar 包資源被鎖。如果這個時候使用 war 包進行重新部署，需要解壓 war 包再把原來目錄下面的 jar 包刪除，由于 jar 包資源被鎖，導致刪除失敗，重新部署自然也會失敗。我們先來看一段代碼，這段代碼會拋出異常，java.nio.file.FileSystemException: E:\spring-boot-2.0.1.RELEASE.jar: 另一個程序正在使用此文件，進程無法訪問，說明該 jar 包被鎖了

String path = "E://spring-boot-2.0.1.RELEASE.jar";
File file = new File( path );
URL url = file.toURI().toURL();URLConnection uConn = url.openConnection();
uConn.getLastModified();    // 讀取jar包信息

為了解決文件鎖的問題，tomcat 禁用了?URLConnection?的緩存，是在?JreMemoryLeakPreventionListener?中完成的，關鍵代碼如下所示：

// dummy.jar 不存在也沒有關系
URL url = new URL("jar:file://dummy.jar!/");
URLConnection uConn = url.openConnection();

可能有些童鞋會有疑問，tomcat 只是針對該?URLConnection?對象禁用了緩存，而其它的?URLConnection?資源緩存未必被禁用啊。答案是肯定的，因為?URLConnection?的?defaultUseCaches?屬性是靜態(tài)變量

類加載器泄露

其中一種 JRE 內(nèi)存泄露是因為上下文類加載器導致的內(nèi)存泄露。某些 JRE 庫以單例的形式存在，它的生命周期很長甚至會貫穿于整個 java 程序，它們會使用上下文類加載器加載類，并且保留了類加載器的引用，所以會導致被引用的類加載器無法被回收，而 tomcat 重加載 webapp 是創(chuàng)建一個新的類加載器來實現(xiàn)的，舊的類加載器無法被 gc 回收，致使其加載的 Class 也無法被回收，導致內(nèi)存泄露。

DriverManager?就是典型的例子，它利用 jdk 提供的 SPI 機制加載?java.sql.Driver?驅(qū)動，而 jdk 提供的 SPI 機制便是使用上下文類加載器加載 Class 的，如果這類 jdbc 驅(qū)動由?ParallelWebappClassLoader?類加載器加載的話，就會導致該?ClassLoder?無法被回收，自然會出現(xiàn)內(nèi)存泄露

我們來看看 tomcat 是怎么解決的？tomcat 是利用?LifecycleListener?處理?before_init?事件，將上下文類加載器置為系統(tǒng)類加載器，并且完成驅(qū)動的加載過程，最后，為了不影響其它的類加載，再將上下文類加載器重置為?ParallelWebappClassLoader

另外一種 JRE 內(nèi)存泄露是因為當前線程會啟動另外一個線程，這個時候新線程會引用當前線程的上下文類加載器，如果新線程無止盡地運行，那么上下文類加載器就會一直被引用，而無法被回收，導致內(nèi)存泄露。sun.awt.AppContext.getAppContext()?便是典型的例子，它會在內(nèi)部開啟一個?AWT-AppKit?線程，直到圖形化環(huán)境準備就緒，例如?ImageIO.getCacheDirectory()、java.awt.Toolkit.getDefaultToolkit()

針對這種情況，解決思路也是一樣的，只需要將當前上下文類加載器指定為系統(tǒng)類加載器即可，關鍵代碼如下所示：

JreMemoryLeakPreventionListener.java@Override
public void lifecycleEvent(LifecycleEvent event) {if (Lifecycle.BEFORE_INIT_EVENT.equals(event.getType())) {ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();try {// 當線程上下文類加載器指定為系統(tǒng)類加載器Thread.currentThread().setContextClassLoader(ClassLoader.getSystemClassLoader());if (driverManagerProtection) {DriverManager.getDrivers();}// 避免開啟的子線程持有 ParallelWebappClassLoader 引用if (appContextProtection && !JreCompat.isJre8Available()) {ImageIO.getCacheDirectory();}if (awtThreadProtection && !JreCompat.isJre9Available()) {java.awt.Toolkit.getDefaultToolkit();}// 避免持有 ParallelWebappClassLoader 引用if (tokenPollerProtection && !JreCompat.isJre9Available()) {java.security.Security.getProviders();}// 忽略若干代碼......} finally {// 再重置為 ParallelWebappClassLoader，避免影響其它的類的加載Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader);}}

ThreadLocal 對象泄露

還有一種內(nèi)存泄露是由于?ThreadLocal?引起的，假如我們在?ThreadLocal?中保存了對象A，而且對象A由?ParallelWebappClassLoader?加載，那么就可以看成線程引用了對象A。由于 tomcat 中處理請求的是線程池，意味著該線程會存活很長一段時間。webapp 熱加載時，會重新實例化一個?ParallelWebappClassLoader?對象，如果線程未銷毀，那么舊的?ParallelWebappClassLoader?也無法被回收，導致內(nèi)存泄露。

解決?ThreadLocal?內(nèi)存泄露最好的辦法，自然是把線程池中的所有的線程銷毀并重新創(chuàng)建。這個過程分為兩步，第一步是將任務隊列堵住，不讓新的任務進來，第二步是將線程池中所有線程停止。

tomcat 解決該 ThreadLocal 對象泄露問題，也是借助了?Lifecycle?完成的，具體的實現(xiàn)類是?ThreadLocalLeakPreventionListener，它會處理?Lifecycle.AFTER_STOP_EVENT?事件，并且銷毀線程池內(nèi)的空閑線程，關鍵代碼如下所示：