一、內存問題的三大根源

在動手優化前，先明確問題來源：

✅ 優化目標：

• 消除泄漏
• 減少不必要的內存佔用
• 合理分配 JVM 內存區域

二、第一步：預防 —— 編寫“內存友好”的代碼

1. 避免靜態集合類無限增長

// ❌ 危險！緩存永不清理
private static Map<String, Object> cache = new HashMap<>();

// ✅ 使用帶淘汰策略的緩存
private static Cache<String, Object> cache = Caffeine.newBuilder()
    .maximumSize(10_000)
    .expireAfterWrite(Duration.ofMinutes(10))
    .build();

2. 及時釋放資源

• 使用 try-with-resources 管理流、連接、文件句柄
• 註銷事件監聽器、定時任務、回調函數

3. 減少臨時對象創建

// ❌ 每次循環都 new
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    String key = "prefix_" + i; // 創建新 String
}

// ✅ 複用 StringBuilder
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    sb.setLength(7); // reset
    sb.append("prefix_").append(i);
}

4. 謹慎使用大對象

• 單個對象 > 1MB 可能直接進入老年代（G1 中為 Humongous Region）
• 拆分大數組、使用流式處理（如 Stream + limit()）

5. 選擇高效數據結構

三、第二步：分析 —— 定位內存瓶頸

1. 開啓基礎監控

# 必開參數
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:HeapDumpPath=/data/dumps/
-Xlog:gc*:file=/logs/gc.log

2. 實時查看內存分佈

# 查看堆內存各代使用
jstat -gc <pid> 5s

# 查看 Metaspace
jstat -gcmetacapacity <pid>

3. 生成堆轉儲（Heap Dump）分析

# 手動生成 dump
jmap -dump:live,format=b,file=heap.hprof <pid>

使用工具分析：

• Eclipse MAT（Memory Analyzer Tool）：

• 查看 Dominator Tree（誰佔內存最多）
• 檢查 Leak Suspects Report（自動識別泄漏）

• VisualVM / JProfiler：

• 實時監控對象創建速率
• 追蹤對象分配棧（Allocation Call Tree）

🔍 關鍵技巧：
在 MAT 中搜索 java.util.HashMap、ArrayList、ThreadLocal、ClassLoader，這些是泄漏高發區。

四、第三步：優化 —— 針對性調優

場景 1：老年代持續增長 → 可能內存泄漏

• 對策：

1. 用 MAT 分析 retained heap 最大的對象
2. 檢查是否被靜態變量、緩存、線程池引用
3. 修復代碼：改用弱引用（WeakHashMap）、加 TTL、手動清理

場景 2：Young GC 頻繁 → 新生代壓力大

• 對策：

-Xmn3g                    # 增大新生代（假設堆 6GB）
-XX:SurvivorRatio=8       # Eden:S0:S1 = 8:1:1，增大 Eden

• 同時優化代碼：減少短命對象創建

場景 3：Metaspace OOM

• 對策：

-XX:MaxMetaspaceSize=256m   # 必須設上限！

• 檢查是否動態生成類過多（Spring AOP、Groovy、反射）

場景 4：容器 OOMKilled（RSS 超限）

• 對策：

-XX:+UseContainerSupport
-XX:MaxRAMPercentage=70.0
-XX:MaxMetaspaceSize=128m
-XX:MaxDirectMemorySize=128m

• 用 jcmd <pid> VM.native_memory summary 檢查 Native 內存

五、第四步：驗證 —— 用數據證明優化有效

1. 壓測對比

• 使用 JMeter / wrk 模擬高峯流量
• 對比優化前後：

• 堆內存使用曲線（是否平穩？）
• GC 頻率與停頓時間
• RSS 是否 < 容器 limit × 95%

2. 監控指標

3. 自動化迴歸

• 將內存使用納入 CI/CD 質量門禁
• 例如：部署後自動檢查 jstat 輸出，若 OU（老年代使用）連續 10 分鐘增長 > 5%，則告警

六、高級技巧（進階）

1. 啓用字符串去重（G1/ZGC）

-XX:+UseStringDeduplication

• 自動合併內容相同的 String 對象（需 G1 或 ZGC）
• 可節省 10%~20% 堆內存（尤其日誌、JSON 場景）

2. 壓縮普通對象指針（CompressedOops）

• JDK 8+ 默認開啓（堆 < 32GB 時）
• 減少對象頭和引用佔用（64 位指針 → 32 位）

3. 使用對象池（謹慎！）

• 僅適用於創建成本極高的對象（如 ThreadLocalRandom、DateTimeFormatter）
• 避免通用對象池（如 Apache Commons Pool），可能引發新泄漏

4. Native Memory Tracking（NMT）

-XX:NativeMemoryTracking=summary
jcmd <pid> VM.native_memory summary

• 分析 JVM 本體、Metaspace、線程、Direct Buffer 的 native 內存使用