干货分享丨jvm系列:dump文件深度分析

栏目: IT技术 · 发布时间: 1天前

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内容简介:java内存dump是jvm运行时内存的一份快照,利用它可以分析是否存在内存浪费,可以检查内存管理是否合理,当发生OOM的时候,可以找出问题的原因。那么dump文件的内容是什么样的呢?我们一步一步来获取dump文件的方式分为主动和被动

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摘要: java内存dump是jvm运行时内存的一份快照,利用它可以分析是否存在内存浪费,可以检查内存管理是否合理,当发生OOM的时候,可以找出问题的原因。那么dump文件的内容是什么样的呢?

JVM dump

java内存dump是jvm运行时内存的一份快照,利用它可以分析是否存在内存浪费,可以检查内存管理是否合理,当发生OOM的时候,可以找出问题的原因。那么dump文件的内容是什么样的呢?我们一步一步来

获取JVM dump文件

获取dump文件的方式分为主动和被动

i.主动方式:

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,可以界面操作进行dump内存

4.通过JMX的方式

MBeanServer server = ManagementFactory.getPlatformMBeanServer();
HotSpotDiagnosticMXBean mxBean = ManagementFactory.newPlatformMXBeanProxy(server, "com.sun.management:type=HotSpotDiagnostic", HotSpotDiagnosticMXBean.class);
mxBean.dumpHeap(filePath, live);

参考( https://www.baeldung.com/java-heap-dump-capture )

ii.被动方式:

被动方式就是我们通常的OOM事件了,通过设置参数-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=

dump文件分析

结构示意图

干货分享丨jvm系列:dump文件深度分析

结构详解

dump文件是堆内存的映射,由文件头和一系列内容块组成

文件头

由musk, 版本,identifierSize, 时间4部分组成

1、musk:4个byte,内容为'J', 'A', 'V', 'A'即JAVA

2、version:若干byte,值有以下三种

" PROFILE 1.0\0",
" PROFILE 1.0.1\0",
" PROFILE 1.0.2\0"

3、identifierSize:4个byte数字,值为4或者8,表示一个引用所占用的byte数

4、time:8个byte,dump文件生成时间

说明:java一个类的成员变量有两种类型

  1. 基本类型(8种基本类型),它们占用byte数固定不变,每生成一个对象它们就需要给它们赋初始值,分配空间
  2. 是引用类型,表示一个对象,在类中只有一个引用,引用只是一个数值,所占用的空间大小为identifierSize,被引用对象即将在堆中的另一个地方
    例如定义一个类
public class Person {
 private int age;//4个byte
 private String name;//identifierSize个byte
 private double weight;//8个byte
}

当我们在new Person()的时候

它就需要申请一个空间,空间大小为 对象头大小+4+identifierSize+8个byte

对象大小的测量:

jdk提供一个测试对象占用内存大小的工具Instrumentation,但是Instrumentation没法直接引用到,需要通过agent来引用到

定义一个Premain类, 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;
    }
}

编写一个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

定义一个执行类, 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");
        }
    }
}

带agent执行

java -javaagent:premain.jar PersonTest

结果:

person size:[32]B
class size:[504]B

内容块

每个块都是块头和块体组成

块头

块头由1个byte的块类型,4个byte的时间time,4个byte的长度表示此内容块占用byte数

type类型一般有5种,字符串,类,栈桢,栈,及dump块

  1. 字符串,由identifierSize个byte的字符串id,后面是(length-identifierSize)个byte的字符串内容(后续对字符串是直接引用的这里面的id)
  2. 类,由4个byte的类序列(在栈桢中使用),identifierSize个byte的类id(解析类的时候用到),4个byte的序列id(暂未使用),identifierSize个byte的类名id
  3. 栈桢,由identifierSize个byte的桢id,identifierSize个byte的方法名id,identifierSize个byte的方法标识id,identifierSize个byte的类文件名id,4个byte的类序列,4个byte的行号
  4. 栈,由4个byte的栈序号,4个byte的线程序号,4个byte的桢数量,后面就是若干个identifierSize个byte的桢id
  5. dump块就是所有对象的内容了,每个对象由1个byte的子类型,和对象内容结成,子类型有6种,gc root, 线程对象,类,对象,基本类型数组,对象数组

gc root

gc root有4种结构,8种类型

  1. identifierSize个byte的对象id,类型有SYSTEM_CLASS,BUSY_MONITOR, 及未UNKNOWN
  2. identifierSize个byte的对象id,4个byte的线程序列号,类型有NATIVE_STACK,THREAD_BLOCK
  3. identifierSize个byte的对象id,4个byte的线程序列号,4个byte的栈桢深度,类型有JAVA_LOCAL,NATIVE_LOCAL
  4. identifierSize个byte的对象id,identifierSize个byte的global refId(暂未使用),类型有NATIVE_STATIC

gc root示意图

gc root为垃圾收集追溯的源头,每个gc root都指向一个初始对象,无法追溯的对象是要被回收掉的

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系统类,只有classLoader为null的类才是gc root,每个类都是一个gc root

线程栈,线程中方法参数,局部变量都是gc root,每个对象都是一个gc root

系统保留对象,每个对象都是一个gc root

类对象

1、基本信息:

  1. identifierSize个byte的类对象id
  2. 4个byte的栈序列号,
  3. identifierSize个byte的父类对象id,
  4. identifierSize个byte的classLoader对象id,
  5. identifierSize个byte的Signer对象id,
  6. identifierSize个byte的protection domain对象id,
  7. identifierSize个byte的保留id1和id2,
  8. 4个byte的类实例对象大小,
  9. 2个byte的常量个数,后面是每个常量的,2个byte的下标,1个byte的常量类型,和若干个byte的内容,内容根据类型来决定(boolean/byte为1个byte, char/short为2个byte,float/int为4个byte, double/long为8个byte,引用类型为identifierSize个byte)
  10. 2个byte的静态变量个数,后面是每个静态变量的,identifierSize个byte的变量名id, 1个byte的变量类型,和若干个byte的内容,内容根据类型来决定(见类对象基本信息的第9条)
  11. 2个byte的成员变量个数,后面是每个成员变量的,identifierSize个byte的变量名id,1个byte的变量类型

2、说明:

(1)类里面的常量很多地方都没有用上,所以常量个数一般为0

(2)类的静态变量的名称类型及值是放在类对象里面的,成员变量的名称和类型也是放在类对象里面的,但是实例的值是放在实例对象里面的

实例对象

1、基本信息:

  1. identifierSize个byte的实例对象id
  2. 4个byte的栈序列号
  3. identifierSize个byte的类id
  4. 4个byte的占用字节数
  5. 实例的变量的值

2、说明:

  1. 实例的值为实例对象的成员变量值,顺序为当前类的变量值,顺序为类对象基本信息中第11条中的顺序,然后是父类的变量值
  2. 变量的值基本类型都有默认值,引用类型默认值为0,占用字节数(见类对象基本信息的第9条)

基本类型数组

1、基本信息:

  1. identifierSize个byte的数组对象id
  2. 4个byte的栈序列号
  3. 4个byte的数组长度
  4. 1个byte的元素类型
  5. 元素的值列表

2、说明:

  1. 元素的值(见类对象基本信息的第9条)

对象数组

1、基本信息:

  1. identifierSize个byte的数组对象id
  2. 4个byte的栈序列号
  3. 4个byte的数组长度
  4. identifierSize个byte的元素类id
  5. 元素的值列表

内存分配

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当一个线程启动的时候,进程会去系统内存生成一个线程栈

每当发生一次方法调用,就会向栈中压入一个栈桢,当方法调用完之后,栈桢会退出

在运行过程中,如果有对象的new操作的时候,进程会去堆区申请一块内存

关于运行时内存的详细情况,可以查找相关的资料

内存回收规则

如果一个对象不能骑过gc root引用可达,那么这个对象就可能要被回收

对象回收规则包括

  1. 实例属性被实例引用,只有当实例被回收了实例属性才能被回收(只针对强引用)
  2. 类对象被实例引用,只有当一个类的所有实例都被回收了,类才能被回收
  3. 类对象的父类,classLoader对象,signer对象, protection domain对象被类引用,只有当类被回收了,这些才能被回收
  4. 局部变量(线程栈中)的作用域为一个大括号
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 简介

分析dump文件,我们可以用jdk里面提供的jhat工具,执行

jhat xxx.dump

jhat加载解析xxx.dump文件,并开启一个简易的web服务,默认端口为7000,可以通过浏览器查看内存中的一些统计信息

一般使用方法

1、浏览器打开http:/127.0.0.1:7000

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会列出一些功能,包括package下面各个类的概览,及各个功能导航

2、点击页面的堆内存统计

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有一个表格,对象类型,实例个数,实例所占用内存大小,哪种类型的对象占用了内存最多一目了然

3、点击其中认为内存消耗太多的类名查看类详情

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主要展现该类下面各个实例的大小,以及一些链接导航

4、点击references summary by type

干货分享丨jvm系列:dump文件深度分析

如果某种类型的对象太多,那么有可能是引用它的那个类的对象太多

基本上一些简单页面的查询,结合原代码,就可以初步定位内存泄漏的地方

综上,dump文件结构还是比较简单的,这对于分析线程的执行情况非常有用,也是每一个 Java 程序员必须掌握的高级技能之一,你学会了吗?

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Richard Durbin、Sean Eddy、Anders Krogh [等] / 王俊、郭一然、单杲 / 科学出版社 / 2010-8 / 60.00元

生物序列分析,ISBN:9787030284433,作者:(英)Durbin,R 等编著一起来看看 《生物序列分析》 这本书的介绍吧!

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