内存分析诊断系列-理解heap dump

01Heap Dump是什么？

​

Heap Dump也叫堆转储文件，是一个Java进程在某个时间点上的内存快照。Heap Dump是有着多种类型的。不过总体上heap dump在触发快照的时候都保存了java对象和类的信息。通常在写heap dump文件前会触发一次FullGC，所以heap dump文件中保存的是FullGC后留下的对象信息。

file

02 Heap Dump里面有什么？

一般在Heap Dump文件中可以获取到（这仍然取决于heap dump文件的类型）如下信息：

对象信息：类、成员变量、直接量以及引用值；

类信息：类加载器、名称、超类、静态成员；

Garbage Collections Roots：JVM可达的对象；

线程栈以及本地变量：获取快照时的线程栈信息，以及局部变量的详细信息。

也就是说我们可以对上面这些内容进行分析。通常可以基于Heap Dump分析如下类型的问题：

找出内存泄漏的原因；

找出重复引用的jar或类；

分析集合的使用；

分析类加载器。

总而言之我们对Heap Dump的分析就是对应用的内存使用进行分析，从而更加合理地使用内存。

03怎样获取Heap Dump ?

获取heap dump有多种方式，可以通过参数配置在特定的条件下触发堆转储，也可以通过工具来获取。

1. 通过OutOfMemoryError获取heap dump

file

通过设置如下的JVM参数，可以在发生OutOfMemoryError后获取到一份HPROF二进制Heap Dump文件：

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
生成的文件会直接写入到工作目录。
这个方案适用于如下版本的虚拟机：Sun JVM (1.4.2_12 or higher and 1.5.0_07 or higher), HP-UX JVM (1.4.2_11 or higher) and SAP JVM (since 1.5.0)。

2. 主动触发Heap Dump
   也可以为虚拟机设置下面的参数，这样就可以在需要的时候按下CTRL+BREAK组合键随时获取一份heap dump文件。

-XX:+HeapDumpOnCtrlBreak

3. 使用HPROF agent
   使用agent可以在程序执行结束时或者收到SIGQUIT信号时生成dump文件。使用agent也是要配置虚拟机参数的：

-agentlib:hprof=heap=dump,format=b

4. 使用jmap
   这个算是用的最多的方式了吧。也很简单，执行下面的命令就可以了：

jmap -dump:format=b,file= 

5. 使用jconsole
   启动一个应用后，打开/bin/jconsole.exe，在jconsole中选择正在运行的应用：

   
   
   file

（在这个例子中选择的是eclipse，虽然进程名称为空，但是通过重启eclipse可以确认）。
建立连接后，选择页签MBean，执行com.sun.management. HotSpotDiagnostic下的操作dumpHeap。第一个参数p0是要获取的dump文件的完整路径名，记得文件要以.hprof作为扩展名（要在Memory AnalysisPerspective下打开扩展名必须是这个）。如果我们只想获取live的对象，第二个参数p1需要保持为true。
建议将导出的dump文件保存到一个独立的文件夹，在接下来的分析中会通过这个文件创建很多图表文件。

04Memory Analyzer分析工具 ?

如果要获取dump文件的Java进程和Memory Analyzer在同一台机器上，可以直接使用Memory Analyzer获取dump文件。采用这种方式获取dump文件后会直接将之解析并在Memory Analyzer中打开。
获取heap dump是受虚拟机支持的一种特定的功能。Memory Analyzer提供了一些被称为Heap Dump Provider的概念：比如支持Sun虚拟机（需要用到Sun JDK的jmap功能）的Provider或支持IBM虚拟机（也需要一个IBM JDK）的Provider。此外，Memory Analyzer也提供了对用户自定义的Heap Dump Provider插件的扩展支持。
要使用Memory Analyzer获取dump文件需要先打开Memory AnalysisPerspective，而后点击File -> Acquire Heap Dump…菜单项。之后会打开如下窗口：

file

在上图中，根据具体的运行环境，预装的Heap Dump Provider按照默认设置展示了当前正在运行的java进程列表。一些Heap Dump Provider也允许（或者说需要）设置一些额外的参数（比如heap dump的类型），这个可以点击Configure按钮来设置。选择要dump的线程，点击Next按钮就可以生成dump文件了。
有的时候进程列表可能为空，这时有必要调整下Heap Dump Provider的设置了。点击Configure按钮，选择合适的provider并点击，然后找到要做调整的参数并做设置就好了。

05 总结

java应用程序出现问题的原因可能很多，了解内存分析性能诊断也很有必要，本篇文章，我们介绍了一些基础的概念，目的是为后续分析奠定理论基础，知识点总结如下：

1）heap dump 的基本概念。

2）heap dump所包含的内容。

3）如何获取heap dump。

4）MAT工具（Memory Analyzer）的介绍。

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