阅读JRT后如何释放所有资源？

Question

我正在尝试使用How to extract the file jre-9/lib/modules? 中描述的方法读取给定 Java 9+ 安装中可用的模块列表，给定它的 Java Home。

该解决方案有效，但分配用于读取 Java 运行时映像内容的资源似乎从未被释放，从而导致内存泄漏，例如可以通过 VisualVM 观察到：

如何修复以下复制中的内存泄漏？

package leak;

import java.net.URI;
import java.net.URL;
import java.net.URLClassLoader;
import java.nio.file.FileSystem;
import java.nio.file.FileSystems;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.Collections;
import java.util.Map;
import java.util.stream.Stream;

public class JrtfsLeak {
  public static void main(String[] args) throws Exception {
    Path javaHome = Paths.get(args[0]);
    for (int i = 0; i < 100000; ++i) {
      modules(javaHome).close();
    }
  }

  private static Stream<Path> modules(Path javaHome) throws Exception {
    Map<String, String> env = Collections.singletonMap("java.home", javaHome.toString());
    Path jrtfsJar = javaHome.resolve("lib").resolve("jrt-fs.jar");
    try (URLClassLoader classloader = new URLClassLoader(new URL[] { jrtfsJar.toUri().toURL() })) {
      try (FileSystem fs = FileSystems.newFileSystem(URI.create("jrt:/"), env, classloader)) {
        Path modulesRoot = fs.getPath("modules");
        return Files.list(modulesRoot);
      }
    }
  }
}

Answer 1

这是一个 JDK 错误 JDK-8260621，已在 JDK 17 中修复。
这是由于ImageBufferCache 中不小心使用了线程局部变量造成的。

Answer 2

请注意，当您在 Java 9 或更高版本下运行时，当您指定 java.home 选项时，底层实现将为 jrt-fs.jar 创建一个新的类加载器。因此，这些类不是由您的 URLClassLoader 加载的，而是由不同的类加载器加载的。当您不需要支持 9 之前的版本时，您可以省略创建类加载器。

在任何一种情况下，它们都是由自定义类加载器加载的，并且可以在垃圾收集器支持时卸载。但是jdk.internal.jimage.ImageBufferCache 类包含：

private static final ThreadLocal<BufferReference[]> CACHE =
    new ThreadLocal<BufferReference[]>() {
        @Override
        protected BufferReference[] initialValue() {
            // 1 extra slot to simplify logic of releaseBuffer()
            return new BufferReference[MAX_CACHED_BUFFERS + 1];
        }
    };

正如How does this ThreadLocal prevent the Classloader from getting GCed 中所解释的，从值到本地线程的反向引用可以防止其垃圾收集，并且当本地线程存储在static 变量中时，对同一类加载的类之一的引用loader就够了。

这里的值是一个BufferReference 的数组，这意味着即使该数组的所有条目都已被清除，该数组类型本身也会隐式引用该文件系统的类加载器。

但是由于它是一个线程局部变量，我们可以通过让关键线程死亡来解决它。当我将您的代码更改为

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Path javaHome = Paths.get(args[0]);
    Runnable r = () -> test(javaHome);
    for(int i = 0; i < 1000; ++i) {
        Thread thread = new Thread(r);
        thread.start();
        thread.join();
    }
}

static void test(Path javaHome) {
    for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
        try(var s = modules(javaHome)) {}
        catch(IOException ex) {
            throw new UncheckedIOException(ex);
        }
        catch(Exception ex) {
            throw new IllegalStateException(ex);
        }
    }
}

类被卸载。

Answer 3

请参阅 javadoc 以了解方法 list（在类 java.nio.file.Files 中）。这是相关部分。

API 说明：
此方法必须在 try-with-resources 语句或类似的控制结构中使用，以确保在流的操作完成后立即关闭流的打开目录。

换句话说，您需要关闭您的modules 方法返回的Stream。