虚拟机堆转储快照生成以及分析

  通过程序生成的dump文件来分析故障原因所在。本文给大家展示堆转储快照生成以及分析过程。

  第一种：使用暴力手段来生成dump文件— -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError参数

  测试的类如下：

import java.util.*;public class Test{   public static void main(String[] args) throws Exception{ List<TestObject> list=new ArrayList<TestObject>(); while(true){    list.add(new TestObject()); }   }   static class TestObject{}}

  测试之前分析：这是个死循环，程序内存肯定不够用，因为他一直没有释放，所以肯定会报错。

  运行此程序：

E:\javatest\test>java -Xms20M -Xmx20M -Xmn10M  -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError Testjava.lang.OutOfMemoryError: Java heap spaceDumping heap to java_pid9900.hprof ...Heap dump file created [29679220 bytes in 0.413 secs]Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space        at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source)        at java.util.Arrays.copyOf(Unknown Source)        at java.util.ArrayList.grow(Unknown Source)        at java.util.ArrayList.ensureExplicitCapacity(Unknown Source)        at java.util.ArrayList.ensureCapacityInternal(Unknown Source)        at java.util.ArrayList.add(Unknown Source)        at Test.main(Test.java:6)

  其中设置此虚拟机的堆初始值xms和最大值xmx相同，防止他自动扩建，xmn参数是指分配新生代大小。

  自动生成的dump文件java_pid9900.hprof.打开此hprof文件：

  若有时dump文件很大，需要设置jhat参数：jhat -J-Xmx2048m <heap dump file>，但是默认情况下是1024m。

E:\javatest\test>jhat java_pid9900.hprofReading from java_pid9900.hprof...Dump file created Sun Aug 03 15:58:32 CST 2014Snapshot read, resolving...Resolving 1262585 objects...Chasing references, expect 252 dots..........................................................................................................Eliminating duplicate references..........................................................................................................Snapshot resolved.Started HTTP server on port 7000Server is ready.

  默认端口号是7000，可以-port 指定端口号，打开7000端口：

  

  其中jhat的dump文件的结构如上。对于最后对象查询语言执行，请参考博客http://blog.csdn.net/gtuu0123/article/details/6039592

  

  上文是通过jhat命令打开访问dump文件，另外一种形式，是通过eclipse或myeclipse插件MAT来访问dump文件。

  插件地址：http://www.eclipse.org/mat/downloads.php

  其中下载下来，至于安装，大家根据插件安装方式，eclipse或myeclipse其实是一样，其中我都喜欢手动安装插件，使用link方式。

  本文测试是myeclipse10.7.1，mat插件1.2.1.

  上文是通过dos运行的，并且java运行时配置运行参数，根据上文的配置参数，在IDE中同样配置：

  

 

 

  打开hprof文件，File—Open：

 

 

  选择打开的report：

 

  

  打开后，刷新refresh项目，项目下会生成一系列文件：

  

  默认打开的Leak report：

 

  

  Leak Report：内存泄露报告。既然有泄露图，则说明程序中存在内存泄露。先解释一下内存泄露和内存溢出区别。

  内存溢出：可以这样理解，对象处于存活状态，然而内存分配不够，对于这种状况，需要检查代码对象生命周期。

  内存泄露：针对溢出而言，GC无法回收对象，对象占用内存无法释放。既然提到GC无法回收对象，那就应该理解GC是如何回收对象的，在此简单通俗而言，GC会从root 引用链向下检查回收，被root引用链指向的对象都可以自动回收。但是若内存中存在这样两个对象，互相引用，而两个对象都没有被root引用（直接或间接），那么GC是无法检测到这种引用状况，因此会产生内存泄露。所以，对于内存泄露来说，内存中对象状态不一定是死亡状态。

  

  根据Leak Report图，发现总共Total堆大小14.3（我设置了xms和xmx都是20m，不知为啥total是14.3而非20m，并且通过Problem suspect1中main占用大小，可以得知，这个图大小是个股估值而非精确值）

  总共堆大小14.3m，其中a占用13.9m，剩下363b,那我们继续看a的占用情况。

  a区域Problem Suspect1当前线程main方法占用97.51%,继续查看detail信息：

  Shortest Path to the accumulated point:最短距离到聚集点

  main线程的Shallow Heap104b，而Retained Heap14m。

  堆积的对象图中：class main下有个Object[]类，其中Shallow Heap4m,而Retained Heap14m。并且Object[]引用的类就是咱们程序中定义的TestObject空静态类了。其中TestObject类的Shallow Heap8b，Retained Heap也是8b。

  并且Accumulated Object by Class中，TestObject对象达到1,215,487个，占用堆大小9,723,896字节。

  

  对于以上信息中经常提到Shallow Heap大小和Retained Heap大小，在此解释一下其含义。   

  Shallow Heap：对象自身占用的大小。不包括引用的对象。

  Retained Heap：是指当对象本身被GC后，Heap上共释放的大小。其中Retained Heap=自身占用大小（Shallow Heap）+当前对象直接引用或间接引用的对象的大小。

  Shallow Heap和Retained Heap官网英文地址：http://help.eclipse.org/luna/index.jsp?topic=/org.eclipse.mat.ui.help/welcome.html

  既然了解到Shallow Heap和Retained Heap含义，那上文的TestObject为啥Shallow Heap=8B。那就要了解内存堆中一个对象如何存放的。

  一个对象格式=A+B+C+D；

  A：对象头：占用很少信息，描述Object当前状态，在Hot Spot虚拟机中，一个普通对象，占用8 bytes；数组，占用 12 bytes，包含普通对象的 8 bytes + 4 bytes（数组长度）

  B：基本类型：boolean、byte 占用 1 byte，char、short 占用 2 bytes，int、float 占用 4 bytes，long、double 占用 8 bytes

  C: 引用类型：4 bytes

  D：填充物，在Hotspot中，每个对象占用的总空间是以8的倍数计算的，对象占用总空间(对象头+声明变量)不足8的倍数时候，自动补齐。而，这些被填充的空间，我们可以称它为“填充物”。

  TestObject中就是一个空类，所以只有8bytes。

  若TestObject类中有一个String name属性，则占用大小=对象头8bytes+引用类型4bytes

  若TestObject类中有一个boolean isRead属性，则占用大小=对象头8bytes+boolean基本类型1byes（因为是9bytes，不是8的倍数，所以需要补齐，因此填充物=7bytes）+7bytes填充物

  若TestObject类中有一个String name属性，一个int age属性，则占用大小=对象头8bytes+name属性4bytes+age属性4bytes=16bytes

 除了上文中的Leak Report，mat中还有很多视图，打开i-Overview概要

 

  这是通过参数生成的dump文件，那第二种形式则通过优雅方式jmap方式。

  第二种方式：jmap生成dump文件：

  jmap查看堆情况：

e:\commonsoftware\jdk1.7\bin>jps7892 Jps10588 Test9372e:\commonsoftware\jdk1.7\bin>jmap -heap 10588Attaching to process ID 10588, please wait...Debugger attached successfully.Client compiler detected.JVM version is 24.65-b04using thread-local object allocation.Mark Sweep Compact GCHeap Configuration:   MinHeapFreeRatio = 40   MaxHeapFreeRatio = 70   MaxHeapSize      = 20971520 (20.0MB)   NewSize          = 10485760 (10.0MB)   MaxNewSize       = 10485760 (10.0MB)   OldSize          = 4194304 (4.0MB)   NewRatio         = 2   SurvivorRatio    = 8   PermSize         = 12582912 (12.0MB)   MaxPermSize      = 67108864 (64.0MB)   G1HeapRegionSize = 0 (0.0MB)Heap Usage:New Generation (Eden + 1 Survivor Space):   capacity = 9437184 (9.0MB)   used     = 745360 (0.7108306884765625MB)   free     = 8691824 (8.289169311523438MB)   7.898118760850695% usedEden Space:   capacity = 8388608 (8.0MB)   used     = 745360 (0.7108306884765625MB)   free     = 7643248 (7.2891693115234375MB)   8.885383605957031% usedFrom Space:   capacity = 1048576 (1.0MB)   used     = 0 (0.0MB)   free     = 1048576 (1.0MB)   0.0% usedTo Space:   capacity = 1048576 (1.0MB)   used     = 0 (0.0MB)   free     = 1048576 (1.0MB)   0.0% usedtenured generation:   capacity = 10485760 (10.0MB)   used     = 0 (0.0MB)   free     = 10485760 (10.0MB)   0.0% usedPerm Generation:   capacity = 12582912 (12.0MB)   used     = 153872 (0.1467437744140625MB)   free     = 12429040 (11.853256225585938MB)   1.2228647867838542% used11722 interned Strings occupying 908888 bytes.

  jmap生成bin文件，格式如下：

E:\commonsoftware\jdk1.7\bin>jps93726248 Test12268 JpsE:\commonsoftware\jdk1.7\bin>jmap -F -dump:format=b,file=testtestdump.bin 6248Attaching to process ID 6248, please wait...Debugger attached successfully.Client compiler detected.JVM version is 24.65-b04Dumping heap to testtestdump.bin ...Heap dump file created

  解释：在dos下运行，运行很快，jps还没捕捉到pid呢，java已经运行完毕，如何办呢，java方法如何监控呢，无论使用纯文本jmap还是可视化的jconsole，都需要一个pid，其实在方法中先让程序sleep一会，然后捕捉到pid，再进行监控。

import java.util.*;public class Test{   public static void main(String[] args) throws Exception{      Thread.sleep(20000);       List<TestObject> list=new ArrayList<TestObject>();       while(true){          list.add(new TestObject());       }   }   static class TestObject{}}

  工欲善其事必先利其器，方可事半功倍。

参考文献：http://www.cnblogs.com/AloneSword/p/3821569.html

          http://blog.csdn.net/jiangtongcn/article/details/8222685