JVM故障分析及性能优化实战(VI)——JVM Heap Dump（堆转储文件）的生成和MAT的使用

JVM Heap Dump（堆转储文件）的生成

正如Thread Dump文件记录了当时JVM中线程运行的情况一样，Heap Dump记录了JVM中堆内存运行的情况。 可以通过以下几种方式生成Heap Dump文件：

使用 jmap 命令生成

jmap [https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/jmap.html] 命令是JDK提供的用于生成堆内存信息的工具，可以执行下面的命令生成Heap Dump：

jmap -dump:live,format=b,file=heap-dump.bin <pid>

其中的pid是JVM进程的id(可以通过jps命令获取pid)，heap-dump.bin是生成的文件名称，在执行命令的目录下面。推荐此种方法。

使用 JConsole 生成

JConsole是JDK提供的一个基于GUI查看JVM系统信息的工具，既可以管理本地的JVM，也可以管理远程的JVM，可以通过下图的 dumpHeap 按钮生成 Heap Dump文件。

在JVM中增加参数生成

在JVM的配置参数中可以添加 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 参数，当应用抛出 OutOfMemoryError 时自动生成dump文件； 在JVM的配置参数中添加 -Xrunhprof:head=site 参数，会生成java.hprof.txt 文件，不过这样会影响JVM的运行效率，不建议在生产环境中使用（未亲测）。

常见的Heap Dump文件分析工具

JVM Heap Dump文件可以使用常用的分析工具如下：

jhat

jhat [https://docs.oracle.com/javase/8/docs/technotes/tools/unix/jhat.html] 是JDK自带的用于分析JVM Heap Dump文件的工具，使用下面的命令可以将堆文件的分析结果以HTML网页的形式进行展示：

jhat <heap-dump-file>

其中 heap-dump-file 是文件的路径和文件名，可以使用 -J-Xmx512m 参数设置命令的内存大小。执行成功之后显示如下结果：

Snapshot resolved. Started HTTP server on port 7000 Server is ready.

这个时候访问 http://localhost:7000/ 就可以看到结果了。

Eclipse Memory Analyzer(MAT)

Eclipse Memory Analyzer(MAT) [https://www.eclipse.org/mat/] 是Eclipse提供的一款用于Heap Dump文件的工具，操作简单明了，下面将详细进行介绍。

IBM Heap Analyzer

IBM Heap Analyzer [https://www.ibm.com/developerworks/community/alphaworks/tech/heapanalyzer] 是IBM公司推出的一款用于分析Heap Dump信息的工具，下载之后是一个jar文件，执行结果如下：

Memory Analyzer的安装和使用

如前文所述，Eclipse Memory Analyzer（简称MAT）是一个功能丰富且操作简单的JVM Heap Dump分析工具，可以用来辅助发现内存泄漏减少内存占用。 使用 Memory Analyzer 来分析生产环境的 Java 堆转储文件，可以从数以百万计的对象中快速计算出对象的 Retained Size，查看是谁在阻止垃圾回收，并自动生成一个 Leak Suspect（内存泄露可疑点）报表。

下载与安装

Eclipse Memory Analyzer（MAT）支持两种安装方式，一是Eclipse插件的方式，另外一个就是独立运行的方式，建议使用独立运行的方式。 在 http://www.eclipse.org/mat/downloads.php 下载安装MAT，启动之后打开 File - Open Heap Dump... 菜单，然后选择生成的Heap DUmp文件，选择 "Leak Suspects Report"，然后点击 "Finish" 按钮。

主界面

第一次打开因为需要分析dump文件，所以需要等待一段时间进行分析，分析完成之后dump文件目录下面的文件信息如下：

上图中 heap-27311.bin 文件是原始的Heap Dump文件，zip文件是生成的html形式的报告文件。

打开之后，主界面如下所示：

接下来介绍界面中常用到的功能：

Overview

Overview视图，即概要界面，显示了概要的信息，并展示了MAT常用的一些功能。

• Details 显示了一些统计信息，包括整个堆内存的大小、类（Class）的数量、对象（Object）的数量、类加载器（Class Loader)的数量。
• Biggest Objects by Retained Size 使用饼图的方式直观地显示了在JVM堆内存中最大的几个对象，当光标移到饼图上的时候会在左边Inspector和Attributes窗口中显示详细的信息。
• Actions 这里显示了几种常用到的操作，算是功能的快捷方式，包括 Histogram、Dominator Tree、Top Consumers、Duplicate Classes，具体的含义和用法见下面；
• Reports 列出了常用的报告信息，包括 Leak Suspects和Top Components，具体的含义和内容见下；
• Step By Step 以向导的方式引导使用功能。

Histogram

直方图，可以查看每个类的实例（即对象）的数量和大小。

Dominator Tree

支配树，列出Heap Dump中处于活跃状态中的最大的几个对象，默认按 retained size进行排序，因此很容易找到占用内存最多的对象。

OQL

MAT提供了一个对象查询语言（OQL），跟SQL语言类似，将类当作表、对象当作记录行、成员变量当作表中的字段。通过OQL可以方便快捷的查询一些需要的信息，是一个非常有用的工具。

Thread Overview

此工具可以查看生成Heap Dump文件的时候线程的运行情况，用于线程的分析。

Run Expert System Test

可以查看分析完成的HTML形式的报告，也可以打开已经产生的分析报告文件，子菜单项如下图所示：

常用的主要有Leak Suspects和Top Components两种报告：

• Leak Suspects 可以说是非常常用的报告了，该报告分析了 Heap Dump并尝试找出内存泄漏点，最后在生成的报告中对检测到的可疑点做了详细的说明；
• Top Components 列出占用总堆内存超过1%的对象。

Open Query Browser

提供了在分析过程中用到的工具，通常都集成在了右键菜单中，在后面具体举例分析的时候会做详细的说明。如下图：

这里仅针对在 Overview 界面中的 Acations中列出的两项进行说明：

• Top Consumers 按类、类加载器和包分别进行查询，并以饼图的方式列出最大的几个对象。菜单打开方式如下：

• Duplicate Classes 列出被加载多次的类，结果按类加载器进行分组，目标是加载同一个类多次被类加载器加载。使用该工具很容易找到部署应用的时候使用了同一个库的多个版本。菜单打开方式如下图：

Find Object by address

通过十六进制的地址查找对应的对象，见下图：