使用top命令分析java程序占用内存

ps aux命令执行结果的几个列的信息的含义

USER    进程所属用户
PID     进程ID 
%CPU    进程占用CPU百分比
%MEM    进程占用内存百分比
VSZ     虚拟内存占用大小 单位：kb（killobytes）
RSS     实际内存占用大小 单位：kb（killobytes）
TTY     终端类型
STAT    进程状态
START   进程启动时刻
TIME    进程运行时长,进程已经消耗的CPU时间
COMMAND 启动进程的命令的名称和参数

top 命令 VSZ,RSS,TTY,STAT, VIRT,RES,SHR,DATA的含义

VIRT：virtual memory usage 虚拟内存
1、进程“需要的”虚拟内存大小，包括进程使用的库、代码、数据等
2、假如进程申请100m的内存，但实际只使用了10m，那么它会增长100m，而不是实际的使用量

RES：resident memory usage 常驻内存
1、进程当前使用的内存大小，但不包括swap out
2、包含其他进程的共享
3、如果申请100m的内存，实际使用10m，它只增长10m，与VIRT相反
4、关于库占用内存的情况，它只统计加载的库文件所占内存大小

SHR：shared memory 共享内存
1、除了自身进程的共享内存，也包括其他进程的共享内存
2、虽然进程只使用了几个共享库的函数，但它包含了整个共享库的大小
3、计算某个进程所占的物理内存大小公式：RES – SHR
4、swap out后，它将会降下来

DATA
1、数据占用的内存。如果top没有显示，按f键可以显示出来。
2、真正的该程序要求的数据空间，是真正在运行中要使用的。

top 运行中可以通过 top 的内部命令对进程的显示方式进行控制。内部命令如下：
s – 改变画面更新频率
l – 关闭或开启第一部分第一行 top 信息的表示
t – 关闭或开启第一部分第二行 Tasks 和第三行 Cpus 信息的表示
m – 关闭或开启第一部分第四行 Mem 和 第五行 Swap 信息的表示
N – 以 PID 的大小的顺序排列表示进程列表
P – 以 CPU 占用率大小的顺序排列进程列表
M – 以内存占用率大小的顺序排列进程列表
h – 显示帮助
n – 设置在进程列表所显示进程的数量
q – 退出 top
s – 改变画面更新周期

序号 列名 含义
a PID 进程id
b PPID 父进程id
c RUSER Real user name
d UID 进程所有者的用户id
e USER 进程所有者的用户名
f GROUP 进程所有者的组名
g TTY 启动进程的终端名。不是从终端启动的进程则显示为 ?
h PR 优先级
i NI nice值。负值表示高优先级，正值表示低优先级
j P 最后使用的CPU，仅在多CPU环境下有意义
k %CPU 上次更新到现在的CPU时间占用百分比
l TIME 进程使用的CPU时间总计，单位秒
m TIME+ 进程使用的CPU时间总计，单位1/100秒
n %MEM 进程使用的物理内存百分比
o VIRT 进程使用的虚拟内存总量，单位kb。VIRT=SWAP+RES
p SWAP 进程使用的虚拟内存中，被换出的大小，单位kb。
q RES 进程使用的、未被换出的物理内存大小，单位kb。RES=CODE+DATA
r CODE 可执行代码占用的物理内存大小，单位kb
s DATA 可执行代码以外的部分(数据段+栈)占用的物理内存大小，单位kb
t SHR 共享内存大小，单位kb
u nFLT 页面错误次数
v nDRT 最后一次写入到现在，被修改过的页面数。
w S 进程状态。（D=不可中断的睡眠状态，R=运行，S=睡眠，T=跟踪/停止，Z=僵尸进程）
x COMMAND 命令名/命令行
y WCHAN 若该进程在睡眠，则显示睡眠中的系统函数名
z Flags 任务标志，参考 sched.h

默认情况下仅显示比较重要的 PID、USER、PR、NI、VIRT、RES、SHR、S、%CPU、%MEM、TIME+、COMMAND 列。可以通过下面的快捷键来更改显示内容。

通过 f 键可以选择显示的内容。按 f 键之后会显示列的列表，按 a-z 即可显示或隐藏对应的列，最后按回车键确定。
按 o 键可以改变列的显示顺序。按小写的 a-z 可以将相应的列向右移动，而大写的 A-Z 可以将相应的列向左移动。最后按回车键确定。
按大写的 F 或 O 键，然后按 a-z 可以将进程按照相应的列进行排序。而大写的 R 键可以将当前的排序倒转。

jmap命令

jmap -heap 进程ID

Attaching to process ID 17775, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.121-b13

using thread-local object allocation.
Parallel GC with 2 thread(s)           parallel并发垃圾回收器

Heap Configuration:
   MinHeapFreeRatio         = 0
   MaxHeapFreeRatio         = 100
   MaxHeapSize              = 1006632960 (960.0MB)  当前JVM最大堆大小
   NewSize                  = 20971520 (20.0MB)
   MaxNewSize               = 335544320 (320.0MB)
   OldSize                  = 41943040 (40.0MB)
   NewRatio                 = 2
   SurvivorRatio            = 8
   MetaspaceSize            = 21807104 (20.796875MB)  当前元空间大小
   CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB)   
   MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB       元空间最大大小
   G1HeapRegionSize         = 0 (0.0MB)

Heap Usage:
PS Young Generation
Eden Space:
   capacity = 25165824 (24.0MB)
   used     = 15424152 (14.709617614746094MB)
   free     = 9741672 (9.290382385253906MB)
   61.29007339477539% used
From Space:
   capacity = 1572864 (1.5MB)
   used     = 1013016 (0.9660873413085938MB)
   free     = 559848 (0.5339126586914062MB)
   64.40582275390625% used
To Space:
   capacity = 1572864 (1.5MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 1572864 (1.5MB)
   0.0% used
PS Old Generation
   capacity = 84934656 (81.0MB)
   used     = 62824456 (59.91407012939453MB)
   free     = 22110200 (21.08592987060547MB)
   73.96798781406733% used

ps命令

ps -p 进程ID -o vsz,rss

   VSZ   RSS
3701784 413924

VSZ是指已分配的线性空间大小，这个大小通常并不等于程序实际用到的内存大小，产生这个的可能性很多，比如内存映射，共享的动态库，或者向系统申请了更多的堆，都会扩展线性空间大小。

RSZ是Resident Set Size，常驻内存大小，即进程实际占用的物理内存大小

pmap命令

pmap -x 进程ID
Address           Kbytes     RSS   Dirty Mode   Mapping
0000000000400000       4       4       0 r-x--  java
0000000000600000       4       4       4 rw---  java
00000000017f8000    2256    2136    2136 rw---    [ anon ]
00000000c4000000   82944   63488   63488 rw---    [ anon ]
00000000c9100000  572416       0       0 -----    [ anon ]
00000000ec000000   27648   27136   27136 rw---    [ anon ]
00000000edb00000  300032       0       0 -----    [ anon ]
......
total kB         3701784  413924  400716

Address: 内存分配地址
Kbytes:  实际分配的内存大小
RSS:     程序实际占用的内存大小
Mapping: 分配该内存的模块的名称

anon，这些表示这块内存是由mmap分配的

JAVA应用内存分析

JAVA进程内存 = JVM进程内存+heap内存+ 永久代内存+ 本地方法栈内存+线程栈内存 +堆外内存 +socket 缓冲区内存+元空间

linux内存和JAVA堆中的关系

RES = JAVA正在存活的内存对象大小 + 未回收的对象大小 + 其它

VIART= JAVA中申请的内存大小，即 -Xmx -Xms + 其它

其它 = 永久代内存+ 本地方法栈内存+线程栈内存 +堆外内存 +socket 缓冲区内存 +JVM进程内存

JVM内存模型（1.7与1.8之间的区别）

算一下求和可以得知前者总共给Java环境分配了128M的内存，而ps输出的VSZ和RSS分别是3615M和404M。
RSZ和实际堆内存占用差了276M，内存组成分别为:

JVM本身需要的内存，包括其加载的第三方库以及这些库分配的内存

NIO的DirectBuffer是分配的native memory

内存映射文件，包括JVM加载的一些JAR和第三方库，以及程序内部用到的。上面 pmap 输出的内容里，有一些静态文件所占用的大小不在Java的heap里

JIT， JVM会将Class编译成native代码，这些内存也不会少，如果使用了Spring的AOP，CGLIB会生成更多的类，JIT的内存开销也会随之变大

JNI，一些JNI接口调用的native库也会分配一些内存，如果遇到JNI库的内存泄露，可以使用valgrind等内存泄露工具来检测

线程栈，每个线程都会有自己的栈空间，如果线程一多，这个的开销就很明显
当前jvm线程数统计：jstack 进程ID |grep ‘tid’|wc –l  (linux 64位系统中jvm线程默认栈大小为1MB)
ps huH p 进程ID|wc -l   ps -Lf 进程ID | wc -l
top -H -p 进程ID
cat /proc/{pid}/status

jmap/jstack 采样，频繁的采样也会增加内存占用，如果你有服务器健康监控，这个频率要控制一下

jstat命令

JVM的几个GC堆和GC的情况，可以用jstat来监控，例如监控某个进程每隔1000毫秒刷新一次，输出20次

jstat -gcutil 进程ID 1000 20

  S0     S1     E      O      M     CCS    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT   
  0.00  39.58  95.63  74.66  98.35  96.93    815    4.002     3    0.331    4.333
  0.00  39.58  95.76  74.66  98.35  96.93    815    4.002     3    0.331    4.333
 41.67   0.00   1.62  74.67  98.35  96.93    816    4.006     3    0.331    4.337
 41.67   0.00   1.67  74.67  98.35  96.93    816    4.006     3    0.331    4.337
 41.67   0.00   3.12  74.67  98.35  96.93    816    4.006     3    0.331    4.337
 41.67   0.00   3.12  74.67  98.35  96.93    816    4.006     3    0.331    4.337
 41.67   0.00   8.39  74.67  98.35  96.93    816    4.006     3    0.331    4.337
 41.67   0.00   9.85  74.67  98.35  96.93    816    4.006     3    0.331    4.337
 
S0    年轻代中第一个survivor(幸存区)已使用的占当前容量百分比
S1    年轻代中第二个survivor(幸存区)已使用的占当前容量百分比
E     年轻代中Eden(伊甸园)已使用的占当前容量百分比
O     old代已使用的占当前容量百分比
P     perm代已使用的占当前容量百分比
YGC   从应用程序启动到采样时年轻代中gc次数
YGCT  从应用程序启动到采样时年轻代中gc所用时间(s)
FGC   从应用程序启动到采样时old代(全gc)gc次数
FGCT  从应用程序启动到采样时old代(全gc)gc所用时间(s)
GCT   从应用程序启动到采样时gc用的总时间(s)

总结

正常情况下jmap输出的内存占用远小于 RSZ，可以不用太担心，除非发生一些严重错误，比如PermGen空间满了导致OutOfMemoryError发生，或者RSZ太高导致引起系统公愤被OOM Killer给干掉，就得注意了，该加内存加内存，没钱买内存加交换空间，或者按上面列的组成部分逐一排除。

这几个内存指标之间的关系是：VSZ >> RSZ >> Java程序实际使用的堆大小

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