【解决方案】Java 互联网项目如何防止集合堆内存溢出(一)

前言

OOM 几乎是笔者工作中遇到的线上 bug 中最常见的,一旦平时正常的页面在线上出现页面崩溃或者服务无法调用,查看服务器日志后你很可能会看到“Caused by: java.lang.OutOfMlemoryError: Java heap space” 这样的提示,那么毫无疑问表示的是 Java 堆内存溢出了。

其中又当属集合内存溢出最为常见。你是否有过把整个数据库表查出来的全字段结果直接赋值给一个 List 对象?是否把未经过过滤处理的数据赋值给 Set 对象进行去重操作?又或者是在高并发的场景下创建大量的集合对象未释放导致 JVM 无法自动回收?

Java 堆内存溢出

我的解决方案的核心思路有两个:一是从代码入手进行优化;二是从硬件层面对机器做合理配置。


一、代码优化

下面先说从代码入手怎么解决。

1.1Stream 流自分页

/**
 * 以下示例方法都在这个实现类里,包括类的继承和实现
 */
@Service
public class StudyServiceImpl extends ServiceImpl<StudyMapper, Study> implements StudyService{}

在循环里使用 Stream 流的 skip()+limit() 来实现自分页,直至取出所有数据,不满足条件时终止循环

    /**
     * 避免集合内存溢出方法(一)
     * @return
     */
    private List<StudyVO> getList(){
        ArrayList<StudyVO> resultList = new ArrayList<>();
        //1、数据库取出源数据,注意只拿 id 字段,不至于溢出
        List<String> idsList = this.list(new LambdaQueryWrapper<Study>()
                                        .select(Study::getId)).stream()
                                        .map(Study::getId)
                                        .collect(Collectors.toList());
        //2、初始化循环
        boolean loop = true;
        long number = 0;
        long perSize = 5000;
        while (loop){
            //3、skip()+limit()组合,限制每次只取固定数量的 id
            List<String> ids = idsList.stream()
                                      .skip(number * perSize)
                                      .limit(perSize)
                                      .collect(Collectors.toList());
            if (CollectionUtils.isNotEmpty(ids)){
                //根据第3步的 id 去拿数据库的全字段数据,这样也不至于溢出,因为一次只是 5000 条
                List<StudyVO> voList = this.listByIds(ids).stream()
                        .map(e -> e.copyProperties(StudyVO.class))
                        .collect(Collectors.toList());
                //addAll() 方法也比较关键,快速地批量添加元素,容量是比较大的
                resultList.addAll(voList);
            }
            //4、判断是否跳出循环
            number++;
            loop = ids.size() == perSize;
        }
        return resultList;
    }

1.2数据库分页

这里是用数据库语句查询符合条件的指定条数,循环查出所有数据,不满足条件就跳出循环

    /**
     * 避免集合内存溢出方法(二)
     * @param param
     * @return
     */
    private List<StudyVO> getList(String param){
        ArrayList<StudyVO> resultList = new ArrayList<>();
        //1、构造查询条件
        String id = "";
        //2、初始化循环
        boolean loop = true;
        int perSize = 5000;
        while (loop){
            //分页,固定每次循环都查 5000 条
            Page<Study> studyPage = this.page(new Page<>
                                    (NumberUtils.INTEGER_ZERO, perSize), 
                                     wrapperBuilder(param, id));
            if (Objects.nonNull(studyPage)){
                List<Study> studyList = studyPage.getRecords();
                if (CollectionUtils.isNotEmpty(studyList)){
                    //3、每次截取固定数量的标识,数组下标减一
                    id = studyList.get(perSize - NumberUtils.INTEGER_ONE).getId();
                    //4、判断是否跳出循环
                    loop = studyList.size() == perSize;
                    //添加进返回的 VO 集合中
                    resultList.addAll(studyList.stream()
                                      .map(e -> e.copyProperties(StudyVO.class))
                                      .collect(Collectors.toList()));
                }
                else {
                    loop = false;
                }
            }
        }
        return resultList;
    }

    /**
     * 条件构造
     * @param param
     * @param id
     * @return
     */
    private LambdaQueryWrapper<Study> wrapperBuilder(String param, String id){
        LambdaQueryWrapper<Study> wrapper = new LambdaQueryWrapper<>();
        //只查部分字段,按照 id 的降序排列,形成顺序
        wrapper.select(Study::getUserAvatar)
                .eq(Study::getOpenId, param)
                .orderByAsc(Study::getId);
        if (StringUtils.isNotBlank(id)){
            //这步很关键,只查比该 id 值大的数据
            wrapper.gt(Study::getId, id);
        }
        return wrapper;
    }

1.3其它思考

以上从根本上还是解决不了内存里处理大量数据的问题,取出 50w 数据放内存的风险就很大了。以下是我的其它解决思路:

  • 从业务上拆解:明确什么情况下需要后端处理这么多数据?是否可以考虑在业务流程上进行拆解?或者用其它形式的页面交互代替?
  • 数据库设计:数据一般都来源于数据库,库/表设计的时候尽量将表与表之间解耦,表字段的颗粒度放细,即多表少字段,查询时只拿需要的字段;
  • 数据放在磁盘:比如放到 MQ 里存储,然后取出的时候注意按固定数量批次取,并且注意释放资源;
  • 异步批处理:如果业务对实时性要求不高的话,可以异步批量把数据添加到文件流里,再存入到 OSS 中,按需取用;
  • 定时任务处理:询问产品经理该功能或者实现是否是结果必须的?是否一定要同步处理?可以考虑在一个时间段内进行多次操作,缓解大数据量的问题;
  • 咨询大数据团队:寻求大数据部门团队的专业支持,对于处理海量数据他们是专业的,看能不能提供一些可参考的建议。

二、硬件配置

核心思路:加大服务器内存,合理分配服务器的堆内存,并设置好弹性伸缩规则,当触发告警时自动伸缩扩容,保证系统的可用性。

2.1云服务器配置

以下是阿里云 ECS 管理控制台的编辑页面,可以对 CPU 和内存进行配置。在 ECS 实例伸缩组创建完成后,即可以根据业务规模去创建一个自定义伸缩配置,在业务量大的时候会触发自动伸缩。

阿里云 ECS 管理

如果是部署在私有云服务器,需要对具体的 JVM 参数进行调优的话,可能还得请团队的资深大佬、或者运维团队的老师来帮忙处理。


三、文章小结

本篇文章主要是记录一次线上集合内存溢出问题的处理思路,在之后的文章中我会分享一些关于真实项目中处理高并发、缓存的使用、异步/解耦等内容,敬请期待。

那么今天的分享到这里就结束了,如有不足和错误,还请大家指正。或者你有其它想说的,也欢迎大家在评论区交流!

posted @ 2024-02-20 14:30  CodeBlogMan  阅读(543)  评论(2编辑  收藏  举报