如何分析 Node.js 中的内存泄漏

JavaScript013

如何分析 Node.js 中的内存泄漏,第1张

内存泄漏的几种情况

一、全局变量

a = 10//未声明对象。global.b = 11//全局变量引用

这种比较简单的原因,全局变量直接挂在 root 对象上,不会被清除掉。

二、闭包

function out() {

const bigData = new Buffer(100)

inner = function () {

void bigData

}}

闭包会引用到父级函数中的变量,如果闭包未释放,就会导致内存泄漏。上面例子是 inner 直接挂在了 root 上,那么每次执行 out 函数所产生的 bigData 都不会释放,从而导致内存泄漏。

需要注意的是,这里举得例子只是简单的将引用挂在全局对象上,实际的业务情况可能是挂在某个可以从 root 追溯到的对象上导致的。

三、事件监听

Node.js 的事件监听也可能出现的内存泄漏。例如对同一个事件重复监听,忘记移除(removeListener),将造成内存泄漏。这种情况很容易在复用对象上添加事件时出现,所以事件重复监听可能收到如下警告:

(node:2752) Warning: Possible EventEmitter memory leak detected。11 haha listeners added。Use emitter。setMaxListeners() to increase limit

例如,Node.js 中 Agent 的 keepAlive 为 true 时,可能造成的内存泄漏。当 Agent keepAlive 为 true 的时候,将会复用之前使用过的 socket,如果在 socket 上添加事件监听,忘记清除的话,因为 socket 的复用,将导致事件重复监听从而产生内存泄漏。

原理上与前一个添加事件监听的时候忘了清除是一样的。在使用 Node.js 的 http 模块时,不通过 keepAlive 复用是没有问题的,复用了以后就会可能产生内存泄漏。所以,你需要了解添加事件监听的对象的生命周期,并注意自行移除。

关于这个问题的实例,可以看 Github 上的 issues(node Agent keepAlive 内存泄漏)

四、其他原因

还有一些其他的情况可能会导致内存泄漏,比如缓存。在使用缓存的时候,得清楚缓存的对象的多少,如果缓存对象非常多,得做限制最大缓存数量处理。还有就是非常占用 CPU 的代码也会导致内存泄漏,服务器在运行的时候,如果有高 CPU 的同步代码,因为Node.js 是单线程的,所以不能处理处理请求,请求堆积导致内存占用过高。

定位内存泄漏

一、重现内存泄漏情况

想要定位内存泄漏,通常会有两种情况:

对于只要正常使用就可以重现的内存泄漏,这是很简单的情况只要在测试环境模拟就可以排查了。

对于偶然的内存泄漏,一般会与特殊的输入有关系。想稳定重现这种输入是很耗时的过程。如果不能通过代码的日志定位到这个特殊的输入,那么推荐去生产环境打印内存快照了。需要注意的是,打印内存快照是很耗 CPU 的操作,可能会对线上业务造成影响。

快照工具推荐使用 heapdump 用来保存内存快照,使用 devtool 来查看内存快照。使用 heapdump 保存内存快照时,只会有 Node.js 环境中的对象,不会受到干扰(如果使用 node-inspector 的话,快照中会有前端的变量干扰)。

PS:安装 heapdump 在某些 Node.js 版本上可能出错,建议使用 npm install heapdump -target=Node.js 版本来安装。

二、打印内存快照

将 heapdump 引入代码中,使用 heapdump.writeSnapshot 就可以打印内存快照了了。为了减少正常变量的干扰,可以在打印内存快照之前会调用主动释放内存的 gc() 函数(启动时加上 --expose-gc 参数即可开启)。

const heapdump = require('heapdump')const save = function () {

 gc()

 heapdump.writeSnapshot('./' + Date.now() + '.heapsnapshot')}

在打印线上的代码的时候,建议按照内存增长情况来打印快照。heapdump 可以使用 kill 向程序发送信号来打印内存快照(只在 *nix 系统上提供)。

kill -USR2 <pid>

推荐打印 3 个内存快照,一个是内存泄漏之前的内存快照,一个是少量测试以后的内存快照,还有一个是多次测试以后的内存快照。

第一个内存快照作为对比,来查看在测试后有哪些对象增长。在内存泄漏不明显的情况下,可以与大量测试以后的内存快照对比,这样能更容易定位。

三、对比内存快照找出泄漏位置

通过内存快照找到数量不断增加的对象,找到增加对象是被谁给引用,找到问题代码,改正之后就行,具体问题具体分析,这里通过我们在工作中遇到的情况来讲解。

const {EventEmitter} = require('events')const heapdump = require('heapdump')global.test = new EventEmitter()heapdump.writeSnapshot('./' + Date.now() + '.heapsnapshot')function run3() {

 const innerData = new Buffer(100)

 const outClosure3 = function () {

   void innerData

 }

 test.on('error', () =>{

   console.log('error')

 })

 outClosure3()}for(let i = 0i <10i++) {

 run3()}gc()heapdump.writeSnapshot('./' + Date.now() + '.heapsnapshot')

这里是对错误代码的最小重现代码。

首先使用 node --expose-gc index.js 运行代码,将会得到两个内存快照,之后打开 devtool,点击 profile,载入内存快照。打开对比,Delta 会显示对象的变化情况,如果对象 Delta 一直增长,就很有可能是内存泄漏了。

内存生命周期:

程序的运行需要 内存 ,只要程序提出要求,操作系统或者运行是就必须供给内存。

对于持续运行的服务进程,必须及时释放内存,否则,内存占用越来越高,轻则影响系统性能,重则导致进程崩溃。

内存泄露案例: 全局变量、未销毁的定时器和回调函数( setInterval )、闭包(外部函数的变量被引用,得不到释放)、DOM 引用(移除了元素,但是仍然有对 元素的引用)

用于标识无用变量的方式有两种:标记清除法和引用计数法。

当变量进入环境时,这个变量标记为“进入环境”;而当变量离开环境时,则将其标记为“离开环境”。

可使用一个“进入环境”的变量列表及一个“离开环境”的变量列表来跟踪变量的变化,也能够翻转某个特殊的位来记录一个变量什么时候进入环境及离开环境。

当声明了一个变量并将一个引用类型值赋给该变量时,则该值的引用次数就是1;若是同一个值又被赋给另外一个变量,则该值的引用次数加1;若是包含对该值引用的变量又取得了另一个值,则该值的引用次数减1。当该值的引用次数变为0时,则能够回收其占用的内存空间。 当垃圾回收器下一次运行时,就会释放那些引用次数为0的值所占用的内存。

怎样可以观察到内存泄漏呢?

经验法则 :如果连续五次垃圾回收之后,内存占用一次比一次大,就有内存泄漏。这就要求实时查看内存占用。

前面说过,及时清除引用非常重要。但是,你不可能记得那么多,有时候一疏忽就忘了,所以才有那么多内存泄漏。

在新建引用的时候就声明,哪些引用必须手动清除,哪些引用可以忽略不计,当其他引用消失以后,垃圾回收机制就可以释放内存。 这样就能大大减轻程序员的负担,你只要清除主要引用就可以了。

当内存占用越来越高,轻则影响系统性能,重则导致进程崩溃。Chrome限制了浏览器所能使用的内存极限,64位为1.4GB,32位为1.0GB。

1.意外的全局变量

.未声明变量

.使用this创建的变量(this指向window)

解决办法:

.避免创建全局变量

.使用严格模式,在js文件头部或者函数的顶部加上use strict

2.闭包引起的内存泄露

原因:闭包可以读取函数内部的变量,然后让这些变量是始终保存在内存中。如果在使用结束后没有将局部变量清除,就可能导致内存泄露。

解决:将事件处理函数定义在外部,解除闭包,或者在定义事件处理函数的外部函数中。

3.没有清除的DOM元素引用

原因:虽然别的地方删除了,但是对象中还存在对DOM的引用。

解决办法:手动删除,赋值为null

4.被遗忘的定时器或者回调

解决办法:手动删除定时器和DOM,removeEventListener移除事件监听