在前面的文章中，我们分析了 tomcat 类加载器的相关源码，也了解了 tomcat 支持类的热加载，意味着 tomcat 要涉及类的重复卸装/装载过程，这个过程是比较敏感的，一旦处理不当，可能会引起内存泄露

卸载类

我们知道，class 信息存放在元数据区（1.7是 Perm 区），这一块的内存相比堆而言，只占据非常小的空间，但是如果处理不当，还是有可能会导致内存溢出。这让我回想起几年前的一个故障，线上环境启用了 tomcat 的自动 reload 功能，出现过 java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space 问题，排查的结果是因为 tomcat 在自动重载应用的时候，没有正常卸载类，导致 Perm 区内存没能被释放而发生溢出。tomcat 会尽量避免这类问题的发生，但是不能百分之百保证不会出现，所以还是建议不要随意开启 reloadable 功能

卸载类的条件很苛刻，必须同时满足以下3点：
1. 该类所有的实例已经被回收
2. 加载该类的 ClassLoder 已经被回收
3. 该类对应的 java.lang.Class 对象没有任何地方被引用

针对第1点，保证所有的实例被回收，这点不难，tomcat 在 Context 组件中实例化这些对象，持有直接或间接的引用，所以在热部署的时候，只要回收 Context 组件即可保证实例对象被回收。

在前面的文章中我们分析了 tomcat 类加载器，tomcat 使用 ParallelWebappClassLoader 加载 Class，在热部署的时候自然也会回收该类加载器。但是要注意的是，ParallelWebappClassLoader 会作为线程上下文的类加载器，因此要避免该类加载器对象在其他地方被引用。其实，这个问题是最隐晦的，jdk 中有些类会持有线程上下文的类加载器，作为一个优秀的开源产品，tomcat 为我们解决了很多诸如此类的问题

此外，还要保证类对应的 java.lang.Class 对象没有任何地方引用，只要 Class 对象作用域限制在 Context 组件的作用范围便不会发生泄露

内存泄露

其中一种 JRE 内存泄露是因为上下文类加载器导致的内存泄露。某些 JRE 库以单例的形式存在，它的生命周期很长甚至会贯穿于整个 java 程序，它们会使用上下文类加载器加载类，并且保留了类加载器的引用，所以会导致被引用的类加载器无法被回收，而 tomcat 重加载 webapp 是创建一个新的类加载器来实现的，旧的类加载器无法被 gc 回收，致使其加载的 Class 也无法被回收，导致内存泄露。

DriverManager 就是典型的例子，它利用 jdk 提供的 SPI 机制加载 java.sql.Driver 驱动，而 jdk 提供的 SPI 机制便是使用上下文类加载器加载 Class 的，如果这类 jdbc 驱动由 ParallelWebappClassLoader 类加载器加载的话，就会导致该 ClassLoder 无法被回收，自然会出现内存泄露

我们来看看 tomcat 是怎么解决的？tomcat 是利用 LifecycleListener 处理 before_init 事件，将上下文类加载器置为系统类加载器，并且完成驱动的加载过程，最后，为了不影响其它的类加载，再将上下文类加载器重置为 ParallelWebappClassLoader

另外一种 JRE 内存泄露是因为当前线程会启动另外一个线程，这个时候新线程会引用当前线程的上下文类加载器，如果新线程无止境地运行，那么上下文类加载器就会一直被引用，而无法被回收，导致内存泄露。sun.awt.AppContext.getAppContext() 便是典型的例子，它会在内部开启一个 AWT-AppKit 线程，直到图形化环境准备就绪，例如 ImageIO.getCacheDirectory()、java.awt.Toolkit.getDefaultToolkit()

针对这种情况，解决思路也是一样的，只需要将当前上下文类加载器指定为系统类加载器即可，关键代码如下所示：

JreMemoryLeakPreventionListener.java

@Override
public void lifecycleEvent(LifecycleEvent event) {
    if (Lifecycle.BEFORE_INIT_EVENT.equals(event.getType())) {
        ClassLoader loader = Thread.currentThread().getContextClassLoader();
        try {

            // 当线程上下文类加载器指定为系统类加载器
            Thread.currentThread().setContextClassLoader(ClassLoader.getSystemClassLoader());

            if (driverManagerProtection) {
                DriverManager.getDrivers();
            }

            // 避免开启的子线程持有 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();
            }

            // 忽略若干代码......
        } finally {
            // 再重置为 ParallelWebappClassLoader，避免影响其它的类的加载
            Thread.currentThread().setContextClassLoader(loader);
        }
    }
}

【死磕tomcat】关于tomcat热加载的一些思考

卸载类

内存泄露

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