heapdump 使用简述

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一、什么是heapdump

1、heapdump 介绍

• 对象信息：类名、属性、基础类型和引用类型
• 类信息：类加载器、类名称、超类、静态属性
• gc roots：JVM中的一个定义，进行垃圾收集时，要遍历可达对象的起点节点的集合
• 线程栈和局部变量：快照生成时候的线程调用栈，和每个栈上的局部变量

2、heapdump 用途

heapdump是诊断与JVM内存相关的问题的重要手段，例如：内存泄漏、垃圾回收问题和java.lang.OutOfMemoryError。同时也是优化内存消耗的重要手段。

3、JVM内存结构简述

内存为何会溢出

JVM根据generation(代)来进行GC，绝大多数的对象都在young generation被分配，也在young generation被收回，当young generation的空间被填满，GC会进行minor collection(次回收)，速度非常快。其中，young generation中未被回收的对象被转移到tenured generation，当tenured generation被填满时，即触发major collection(FULL GC主回收)，整个应用程序都会停止下来直到回收完成。

二、如何生成、导出heapdump

1、命令生成

jmap -dump:live,format=b,file=heapdump.hprof <pid> #如下命令亦可 jcmd <pid> GC.heap_dump heapdump.hprof 

2、配置Java 启动参数生成

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/opt/tmp/heapdump.hprof 

三、基于MAT进行heapdump 分析

1、MAT工具介绍

mat(Eclipse Memory Analyzer tool),是一个快速且功能丰富的Java堆分析器，可帮助您查找内存泄漏并减少内存消耗。使用Memory Analyzer分析具有数亿个对象的高效堆转储，快速计算对象的保留大小，查看谁阻止垃圾收集器收集对象，运行报告以自动提取泄漏嫌疑者。

2、名词术语解释

在使用mat 前，先了解一些术语，便于工具的使用。

• Shallow heap：一个对象本身占用的堆内存大小，也就是对象头加成员变量（不是成员变量的值）的总和。一个对象中，每个引用占用8或64位，Integer占用4字节，Long占用8字节等等。
• Retained Heap：
  如果一个对象被释放掉，那会因为该对象的释放而减少引用进而被释放的所有的对象（包括被递归释放的）所占用的heap大小，即对象被垃圾回收器回收后能被GC从内存中移除的所有对象之和。相对于shallow heap，Retained heap可以更精确的反映一个对象实际占用的大小（若该对象释放，retained heap都可以被释放）。
  
• gc root: 在java语言中，都是通过可达性分析来判定对象是否存活的。此算法的基本思路是：通过一系列的称为“GC Roots”的对象作为起点，从这些节点向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链（Reference Chain），当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连，则证明此对象是不可达的,因此能被GC 回收掉。因此可以得出，只有引用类型的变量才被认为是Roots，值类型的变量永远不被认为是Roots。GCROOT的目标对象是要以当前还在存活的对象集合，因此必须要选取确定存活的引用类型对象，GC管理的区域是java的堆，虚拟机栈、方法区和本地方法栈不被GC所管理，因此选用这些区域内引用的对象作为GC Roots，是不会被GC回收的。

3、MAT功能模块介绍

为方便后续功能理解使用，先阐述几个通用功能
1.List object：其下有with outgoing references，with incoming references两个选项。
with outgoing references：查看当前对象持有的外部对象引用(在对象关系图中为从当前对象指向外的箭头)
with incoming references：查看当前对象被哪些外部对象所引用(在对象关系图中为指向当前对象的箭头)
2.Paths to GC Roots：从当前对象到GC roots的路径，这个路径解释了为什么当前对象还能存活，对分析内存泄露很有帮助，这个查询只能针对单个对象使用。其下有很多选项，在查询到GC root的路径时，是包含所有引用，还是排除一些类型的引用(如软引用、弱引用、虚引用)，从GC角度说，一个对象无法被GC，一定是因为有强引用存在，其它引用类型在GC需要的情况下都是可以被GC掉的，所以可以使用 exclude all phantom/weak/soft etc. references 只查看GC路径上的强引用

• Histogram：直方图，可以列出内存中的对象，对象的个数以及大小。
  
  该视图以Class类的维度展示每个Class类的实例存在的个数、 占用的 [Shallow内存] 和 [Retained内存] 大小，可以分别排序显示。
  
  

从Histogram视图可以看出，哪个Class类的对象实例数量比较多，以及占用的内存比较大，Shallow Heap与Retained Heap的区别会在后面的概念介绍中说明。

不过，多数情况下，在Histogram视图看到实例对象数量比较多的类都是一些基础类型，如char[]、String、byte[]，所以仅从这些是无法判断出具体导致内存泄露的类或者方法的，可以使用 List objects或 Merge Shortest Paths to GC roots 等功能继续钻取数据。如果Histogram视图展示的数量多的实例对象不是基础类型，是有嫌疑的某个类，如项目代码中的bean类型，那么就要重点关注了。

• Dominator Tree：支配树，可以列出那个线程，以及线程下面的那些对象占用的空间。
  
  该视图以实例对象的维度展示当前堆内存中Retained Heap占用最大的对象，以及依赖这些对象存活的对象的树状结构
  视图中展示了实例对象名、Shallow Heap大小、Retained Heap大小、以及当前对象的Retained Heap在整个堆中的占比
  Dominator Tree支配树可以很方便的找出占用Retained Heap内存最多的几个对象，并表示出某些objects的是因为哪些objects的原因而存活，在之后的 Dominator Tree概念 部分会对支配树做更详细的说明和举例
  
  
  
  
• Top consumers：通过图形列出最大的object
  
  可以通过按包名查看区分占用，根据包我们知道哪些公共用的到jar或自己的包占用
  
  
• Thread Overview
  
  在Thread Overview视图可以看到：线程对象/线程栈信息、线程名、Shallow Heap、Retained Heap、类加载器、是否Daemon线程等信息
  在分析内存Dump的MAT中还可以看到线程栈信息，这本身就是一个强大的功能，类似于jstack命令的效果
  而且还能结合内存Dump分析，看到线程栈帧中的本地变量，在左下方的对象属性区域还能看到本地变量的属性，真的很方便
  
  
  
  
• Leak Suspects通过MA自动分析泄漏的原因
  
  Leak Suspects 是MAT帮我们分析的可能有内存泄露嫌疑的地方，可以体现出哪些对象被保持在内存中，以及为什么它们没有被垃圾回收。MAT工具分析了heap dump后在界面上非常直观的展示了一个饼图，该图深色区域被怀疑有内存泄漏，
  接下来是一个简短的描述，告诉我们哪些线程占用了大量内存，并且明确指出system class loader加载的实例有内存聚集，并建议用关键字对应进行检查。在下面还有一个“Details”链接，可以查看明细信息。