记一次悲惨的 excel 导出事件！

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作者：kid_2412

来源：blog.csdn.net/kid_2412/article/details/76633525

背景

话说这个背景挺惨的，京东某系统使用了poi-ooxml-3.5-final做excel导出功能。起初使用该版本的poi的HSSF配合多线程生成excel，没有任何问题，后来改成了XSSF生成后上线，导出3w条数据时，cpu使用率达到了100%，内存达到了100%，打死了整个服务器！

惨绝人寰的场景：

线上环境docker单机配置如下：

- 内存：8G

- cpu：2核

- jvm：

- -Xmx：4G

- -Xms：4G

- -MaxPerm：256M

- -Xss：256K

- OGC：Parallel Old

- YGC：Parallel Scavenge

由于cpu使用率打爆，内存打爆，整个服务器处于拒绝服务状态，而呈现到前端则是应用系统大部分卡死。于是业务方不断反复点击导出按钮，状况不断扩大到集群内其他机器上，导致集群出现雪崩现象。监控系统频繁报警，同时惨遭业务方屠杀。。。

当然我们起初只是升级了版本，同时以为是多线程导致的，改为了单线程生成。当时也没有分析出问题具体出现在哪里，上线后没有出现cpu和内存打爆现象。但是，问题总要找到根源的，于是我们对这次事故做了回溯。

分析过程

由于服务器已经被打死，内存那么高，根本无法dump线上堆内存，甚至连jstack查看线程栈都无法使用。不过在自主运维平台中导出了gc信息，发现eden空间和old空间都被打满，同时yong gc和full gc都非常频繁，也就是说频繁gc没有回收掉任何对象。

下图为我本机测试的 jstat -gcutil 7068 1000 10，由于在自主化运维平台导出的结果文件被我删除了，所以只能用本机的测试，不过结果现象是相同的。

可见eden空间的s0和s1已经无法交换了，eden空间已经完全打满，old空间也一样打满，yong gc和full gc都非常频繁，cpu自然使用率高了，不过不足以打满整个cpu！现在目前定位到了fullgc没有回收垃圾，那么需要找到内存打满和为啥没回收的原因。要想找到内存打满的原因肯定需要分析heap空间对象。

那么既然线上已经无法导出heap信息了，是不是可以尝试在本地做这件事？那么俩个问题需要明确：

如何做？

由于问题出现在导出报表，并且已知升级了版本并且改成了单线程导出就解决了，同时之前使用HSSF的时候并没有出现问题，也证明了业务代码没有问题，问题出现在XSSF的版本和多线程上。所以本地可以模拟poi-ooxml-3.5-FINAL的XSSF进行大量数据的导出实验，同时需要进行多线程导出。

由于不是业务代码和业务数据产生的问题，在本地mock数据可以使用简单的大量对象构成的结构进行导出，线上30个列导出，本地测试5个列，线上是本地的6倍，线上的每一行的数据量必然要比本地的数据量大很多。同时怀疑是poi-ooxml-3.5-FINAL内存泄露或内存管理出现的问题，那么其实不需要4g内存，在2g的内存下压榨到死看看heap中大量的对象是不是poi相关的就可以了。然后再升级下版本，继续压榨一下看看会不会压死即可。

如何分析？

其实分析很简单，以往使用线上jmap dump后用mat查看内存泄露，现在由于在本地测试了，可以直接用jprofiler attach上去直接观察就可以了。

就是这个家伙，当然它是需要破解的：

idea也是有插件的：

好了，挑出线上的导出代码，写个单元测试

package cn.geapi.service;

import cn.geapi.User;

import org.apache.commons.lang3.StringUtils;

import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFCell;

import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFRow;

import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFSheet;

import org.apache.poi.xssf.usermodel.XSSFWorkbook;

import org.junit.Test;

import java.io.ByteArrayInputStream;

import java.io.ByteArrayOutputStream;

import java.io.IOException;

import java.io.InputStream;

import java.math.BigDecimal;

import java.util.ArrayList;

import java.util.Date;

import java.util.List;

/**

* Created by kid on 2017/1/9.

*/

public class UserServiceTest {

@Test

public void testLogin() {

int size = 500000;

Listusers = new ArrayList<>(size);

User user;

for (int i = 0; i < size; i++) {

user = new User();

user.setId(Integer.toUnsignedLong(i));

user.setAge(i + 10);

user.setName("user" + i);

user.setRemark(System.currentTimeMillis() + "");

user.setSex("男");

users.add(user);

}

new Thread(() -> {

String[] columnName = {"用户id", "姓名", "年龄", "性别", "备注"};

Object[][] data = new Object[size][5];

int index = 0;

for (User u : users) {

data[index][0] = u.getId();

data[index][1] = u.getName();

data[index][2] = u.getAge();

data[index][3] = u.getSex();

data[index][4] = u.getRemark();

index++;

}

XSSFWorkbook xssfWorkbook = generateExcel("test", "test", columnName, data);

}

).start();

try {

Thread.currentThread().join();//等待子线程结束

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

private static XSSFWorkbook generateExcel(String sheetName, String title, String[] columnName, Object[][] data) {

XSSFWorkbook workBook = new XSSFWorkbook();

// 在workbook中添加一个sheet,对应Excel文件中的sheet

// 如果没有给定sheet名，则默认使用Sheet1

XSSFSheet sheet;

if (StringUtils.isNotBlank(sheetName)) {

sheet = workBook.createSheet(sheetName);

} else {

sheet = workBook.createSheet();

}

// 构建大标题，可以没有

XSSFRow headRow = sheet.createRow(0);

XSSFCell cell = null;

cell = headRow.createCell(0);

cell.setCellValue(title);

//大标题行的偏移

int offset = 0;

if (StringUtils.isNotBlank(title)) {

offset = 1;

}

// 构建列标题，不能为空

headRow = sheet.createRow(offset);

for (int i = 0; i < columnName.length; i++) {

cell = headRow.createCell(i);

cell.setCellValue(columnName[i]);

}

// 构建表体数据（二维数组），不能为空

for (int i = 0; i < data.length; i++) {

headRow = sheet.createRow(++offset);

for (int j = 0; j < data[0].length; j++) {

cell = headRow.createCell(j);

if (data[i][j] instanceof BigDecimal)

cell.setCellValue(((BigDecimal) data[i][j]).doubleValue());

else if (data[i][j] instanceof Double)

cell.setCellValue((Double) data[i][j]);

else if (data[i][j] instanceof Long)

cell.setCellValue((Long) data[i][j]);

else if (data[i][j] instanceof Integer)

cell.setCellValue((Integer) data[i][j]);

else if (data[i][j] instanceof Boolean)

cell.setCellValue((Boolean) data[i][j]);

else if (data[i][j] instanceof Date)

cell.setCellValue((Date) data[i][j]);

else

cell.setCellValue((String) data[i][j]);

}

}

return workBook;

}

}

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奔跑吧小代码！

整体情况：

1. 内存打满

2. gc无法回收掉对象

3. cpu负载非常高

CPU信息：

1. 大量cpu占用在XSSFCell.setCellValue中

2. 生成excel generateExcel就占据了所有的cpu

而后，gc回收时间过长导致了：

堆信息：

他喵的全是poi的对象！！！

这里还需要注意的是，需要验证poi-ooxml-3.5-FINAL在多线程情况下是否会出现这个问题，验证很简单，把new Thread去掉，直接在主线程导出。这里直接说明实验结果，new Thread去了依然内存爆满！

而且观察测试代码可以发现，虽然是主线程new Thread创建了个新线程，形似多线程，但是测试数据并不存在线程共享问题，没有在主线程和子线程进行资源竞争，不存在锁互斥问题。所以排除掉了多线程产生的问题。而且在写入表格字段值的时候poi也进行了加锁操作。

看看XSSF和HSSF的区别

The supplied data appears to be in the Office 2007+ XML. You are calling the part of POI that deals with OLE2 Office Documents. You need to call a different part of POI to process this data (eg XSSF instead of HSSF)

其实区别就是XSSF支持excel 2007以后的导出，HSSF只支持以前的。excel 2007以后能导出更多的数据了。

解决方案

查看poi官网的change log http://poi.apache.org/changes.html ，既然3.5-FINAL的XSSF有问题，向上查找3.5-FINAL之后的XSSF相关字样的信息，会发现在3.6中

memory usage optimization in xssf - avoid creating parentless xml beans

在xxsf进行中做了内存优化 - 避免了创建无父类的xml bean对象

所以得出结论，升级poi-oxxml版本到3.6或者更高版本！

当然，我们的线上环境已经进行了升级。

总结

首先我们知道了poi性能不高
其次我们需要知道我们所依赖的每个版本的特性和bug
而这次事故也提醒我们，我们的应用系统并不是高可用的！
面对这样的问题，我们能否做好压力测试？在没上线之前就发现这样的问题，以及在线上做好捣乱练习和容灾演练。

（完）

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