干貨分享丨jvm系列：dump文件深度分析
JVM dump
java內(nèi)存dump是jvm運(yùn)行時內(nèi)存的一份快照，利用它可以分析是否存在內(nèi)存浪費(fèi)，可以檢查內(nèi)存管理是否合理，當(dāng)發(fā)生OOM的時候，可以找出問題的原因。那么dump文件的內(nèi)容是什么樣的呢？我們一步一步來
獲取JVM dump文件
獲取dump文件的方式分為主動和被動
i.主動方式：
1.利用jmap，也是最常用的方式：jmap -dump:[live],format=b,file=
2.利用jcmd，jcmd GC.heap_dump
3.使用VisualVM，可以界面操作進(jìn)行dump內(nèi)存
4.通過JMX的方式
- MBeanServer server = ManagementFactory.getPlatformMBeanServer();
- HotSpotDiagnosticMXBean mxBean = ManagementFactory.newPlatformMXBeanProxy(server, "com.sun.management:type=HotSpotDiagnostic", HotSpotDiagnosticMXBean.class);
- mxBean.dumpHeap(filePath, live);
參考(https://www.baeldung.com/java...
ii.被動方式：
被動方式就是我們通常的OOM事件了，通過設(shè)置參數(shù)-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=
dump文件分析
結(jié)構(gòu)示意圖
結(jié)構(gòu)詳解
dump文件是堆內(nèi)存的映射，由文件頭和一系列內(nèi)容塊組成
文件頭
由musk, 版本，identifierSize, 時間4部分組成
1、musk：4個byte，內(nèi)容為'J', 'A', 'V', 'A'即JAVA
2、version：若干byte，值有以下三種
- " PROFILE 1.0\0",
- " PROFILE 1.0.1\0",
- " PROFILE 1.0.2\0"
3、identifierSize：4個byte數(shù)字，值為4或者8，表示一個引用所占用的byte數(shù)
4、time：8個byte，dump文件生成時間
說明：java一個類的成員變量有兩種類型
- 基本類型(8種基本類型)，它們占用byte數(shù)固定不變，每生成一個對象它們就需要給它們賦初始值，分配空間
- 是引用類型，表示一個對象，在類中只有一個引用，引用只是一個數(shù)值，所占用的空間大小為identifierSize，被引用對象即將在堆中的另一個地方
例如定義一個類
- public class Person {
- private int age;//4個byte
- private String name;//identifierSize個byte
- private double weight;//8個byte
- }
當(dāng)我們在new Person()的時候
它就需要申請一個空間，空間大小為 對象頭大小+4+identifierSize+8個byte
對象大小的測量：
jdk提供一個測試對象占用內(nèi)存大小的工具Instrumentation，但是Instrumentation沒法直接引用到，需要通過agent來引用到
定義一個Premain類, javac Premain.java
- //Premain.java
- public class Premain {
- public static java.lang.instrument.Instrumentation inst;
- public static void premain(String args, java.lang.instrument.Instrumentation inst) {
- Premain.inst = inst;
- }
- }
編寫一個Manifest文件
- manifest.mf
- Manifest-Version: 1.0
- Premain-Class: Premain
- Can-Redefine-Classes: true
- Can-Retransform-Classes: true
打包
- jar -cmf manifest.mf premain.jar Premain.class
定義一個執(zhí)行類, javac PersonTest.java
- //PersonTest.java
- public class PersonTest {
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- Class clazz = Class.forName("Premain");
- if (clazz != null) {
- Person p = new Person();
- java.lang.instrument.Instrumentation inst = (java.lang.instrument.Instrumentation)clazz.getDeclaredField("inst").get(null);
- System.out.println("person size:[" + inst.getObjectSize(p) + "]B");
- System.out.println("class size:[" + inst.getObjectSize(p.getClass()) + "]B");
- }
- }
- }
帶agent執(zhí)行
- java -javaagent:premain.jar PersonTest
結(jié)果：
- person size:[32]B
- class size:[504]B
內(nèi)容塊
每個塊都是塊頭和塊體組成
塊頭
塊頭由1個byte的塊類型，4個byte的時間time，4個byte的長度表示此內(nèi)容塊占用byte數(shù)
type類型一般有5種，字符串，類，棧楨，棧，及dump塊
- 字符串，由identifierSize個byte的字符串id，后面是(length-identifierSize)個byte的字符串內(nèi)容(后續(xù)對字符串是直接引用的這里面的id)
- 類，由4個byte的類序列(在棧楨中使用)，identifierSize個byte的類id(解析類的時候用到)，4個byte的序列id(暫未使用),identifierSize個byte的類名id
- 棧楨，由identifierSize個byte的楨id,identifierSize個byte的方法名id,identifierSize個byte的方法標(biāo)識id，identifierSize個byte的類文件名id,4個byte的類序列，4個byte的行號
- 棧，由4個byte的棧序號，4個byte的線程序號，4個byte的楨數(shù)量，后面就是若干個identifierSize個byte的楨id
- dump塊就是所有對象的內(nèi)容了，每個對象由1個byte的子類型，和對象內(nèi)容結(jié)成，子類型有6種，gc root, 線程對象，類，對象，基本類型數(shù)組，對象數(shù)組
gc root
gc root有4種結(jié)構(gòu)，8種類型
- identifierSize個byte的對象id，類型有SYSTEM_CLASS,BUSY_MONITOR, 及未UNKNOWN
- identifierSize個byte的對象id，4個byte的線程序列號，類型有NATIVE_STACK，THREAD_BLOCK
- identifierSize個byte的對象id，4個byte的線程序列號，4個byte的棧楨深度，類型有JAVA_LOCAL，NATIVE_LOCAL
- identifierSize個byte的對象id，identifierSize個byte的global refId（暫未使用），類型有NATIVE_STATIC
gc root示意圖
gc root為垃圾收集追溯的源頭，每個gc root都指向一個初始對象，無法追溯的對象是要被回收掉的
系統(tǒng)類，只有classLoader為null的類才是gc root，每個類都是一個gc root
線程棧，線程中方法參數(shù)，局部變量都是gc root，每個對象都是一個gc root
系統(tǒng)保留對象，每個對象都是一個gc root
類對象
1、基本信息：
- identifierSize個byte的類對象id
- 4個byte的棧序列號，
- identifierSize個byte的父類對象id，
- identifierSize個byte的classLoader對象id，
- identifierSize個byte的Signer對象id，
- identifierSize個byte的protection domain對象id，
- identifierSize個byte的保留id1和id2,
- 4個byte的類實例對象大小，
- 2個byte的常量個數(shù)，后面是每個常量的,2個byte的下標(biāo)，1個byte的常量類型，和若干個byte的內(nèi)容，內(nèi)容根據(jù)類型來決定(boolean/byte為1個byte, char/short為2個byte，float/int為4個byte, double/long為8個byte，引用類型為identifierSize個byte)
10. 2個byte的靜態(tài)變量個數(shù)，后面是每個靜態(tài)變量的，identifierSize個byte的變量名id, 1個byte的變量類型，和若干個byte的內(nèi)容，內(nèi)容根據(jù)類型來決定(見類對象基本信息的第9條)
11. 2個byte的成員變量個數(shù)，后面是每個成員變量的，identifierSize個byte的變量名id，1個byte的變量類型
2、說明：
（1）類里面的常量很多地方都沒有用上，所以常量個數(shù)一般為0
（2）類的靜態(tài)變量的名稱類型及值是放在類對象里面的，成員變量的名稱和類型也是放在類對象里面的，但是實例的值是放在實例對象里面的
實例對象
1、基本信息：
- identifierSize個byte的實例對象id
- 4個byte的棧序列號
- identifierSize個byte的類id
- 4個byte的占用字節(jié)數(shù)
- 實例的變量的值
2、說明：
- 實例的值為實例對象的成員變量值，順序為當(dāng)前類的變量值，順序為類對象基本信息中第11條中的順序，然后是父類的變量值
- 變量的值基本類型都有默認(rèn)值，引用類型默認(rèn)值為0，占用字節(jié)數(shù)(見類對象基本信息的第9條)
基本類型數(shù)組
1、基本信息：
- identifierSize個byte的數(shù)組對象id
- 4個byte的棧序列號
- 4個byte的數(shù)組長度
- 1個byte的元素類型
- 元素的值列表
2、說明：
- 元素的值(見類對象基本信息的第9條)
對象數(shù)組
1、基本信息：
- identifierSize個byte的數(shù)組對象id
- 4個byte的棧序列號
- 4個byte的數(shù)組長度
- identifierSize個byte的元素類id
- 元素的值列表
內(nèi)存分配
當(dāng)一個線程啟動的時候，進(jìn)程會去系統(tǒng)內(nèi)存生成一個線程棧
每當(dāng)發(fā)生一次方法調(diào)用，就會向棧中壓入一個棧楨，當(dāng)方法調(diào)用完之后，棧楨會退出
在運(yùn)行過程中，如果有對象的new操作的時候，進(jìn)程會去堆區(qū)申請一塊內(nèi)存
關(guān)于運(yùn)行時內(nèi)存的詳細(xì)情況，可以查找相關(guān)的資料
內(nèi)存回收規(guī)則
如果一個對象不能騎過gc root引用可達(dá)，那么這個對象就可能要被回收
對象回收規(guī)則包括
- 實例屬性被實例引用，只有當(dāng)實例被回收了實例屬性才能被回收(只針對強(qiáng)引用)
- 類對象被實例引用，只有當(dāng)一個類的所有實例都被回收了，類才能被回收
- 類對象的父類，classLoader對象，signer對象, protection domain對象被類引用，只有當(dāng)類被回收了，這些才能被回收
- 局部變量(線程棧中)的作用域為一個大括號
- public void test(){
- Object a = new Object();//obj 1
- Object b = new Object();//obj 2
- {
- Object c = new Object();//obj 3
- a = null;//obj 1可以被回收了
- }//obj 3可以回收了
- }//obj 2可以被回收了
分析工具簡介
分析dump文件，我們可以用jdk里面提供的jhat工具，執(zhí)行
- jhat xxx.dump
jhat加載解析xxx.dump文件，并開啟一個簡易的web服務(wù)，默認(rèn)端口為7000，可以通過瀏覽器查看內(nèi)存中的一些統(tǒng)計信息
一般使用方法
1、瀏覽器打開http:/127.0.0.1:7000
會列出一些功能，包括package下面各個類的概覽，及各個功能導(dǎo)航
2、點(diǎn)擊頁面的堆內(nèi)存統(tǒng)計
有一個表格，對象類型，實例個數(shù)，實例所占用內(nèi)存大小，哪種類型的對象占用了內(nèi)存最多一目了然
3、點(diǎn)擊其中認(rèn)為內(nèi)存消耗太多的類名查看類詳情
主要展現(xiàn)該類下面各個實例的大小，以及一些鏈接導(dǎo)航
4、點(diǎn)擊references summary by type
如果某種類型的對象太多，那么有可能是引用它的那個類的對象太多
基本上一些簡單頁面的查詢，結(jié)合原代碼，就可以初步定位內(nèi)存泄漏的地方
綜上，dump文件結(jié)構(gòu)還是比較簡單的，這對于分析線程的執(zhí)行情況非常有用，也是每一個Java程序員必須掌握的高級技能之一，你學(xué)會了嗎？
