Java的dump文件分析及JProfiler使用

Java的dump文件分析及JProfiler使用

1 dump文件介绍

从软件开发的角度上，dump文件就是当程序产生异常时，用来记录当时的程序状态信息（例如堆栈的状态）,用于程序开发定位问题。

idea配置发生OOM的时候指定路径生成dump文件

# 指定发生OOM异常的时候，在d盘下生成对应的dump文件
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=d:\

2 JProfiler介绍

2.1 下载

JProfiler下载：
链接：https://pan.baidu.com/s/1WXCc4FMOC3QQtjkhY4Qeow
提取码：5xrm
版本：JProfiler 12.0.4

2.2 与idea集成

1. 本地windows下载并安装好JProfiler

2. idea安装JProfiler插件
   

3. 指定本地windows的JProfiler路径[settings - tools]

4. 点击图标启动，JProfiler就默认监控到了指定Java程序

2.3 基本使用

①JProfiler基本参数

在概览页我们可以清晰的看到内存使用量、垃圾收集活动、类加载数量、线程个数和状态、CPU 使用率等指标随时间变化的趋势。

通过此图，我们可以作出如下基本判断：

• 程序在运行过程中会产生大量对象，但这些对象生命周期极短，大部分都能被垃圾收集器及时回收，不会造成内存无限增长。
• 加载类的数量在程序初始时增长较快，随后保持平稳，符合预期。
• 在程序运行过程中，有大量线程处于阻塞状态，需要重点关注。
• 在程序刚启动时，CPU 使用率较高，需要进一步探究其原因。

②测试分析dump文件

1. 模拟OOM

public class JProfilerTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        List<byte[]> list = new ArrayList<>();
        while (true) {
            byte[] bytes = new byte[1024 * 1024 * 50];
            list.add(bytes);
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        }
    }
}

2. 程序添加VM Options

# 监控OOM，发生OOM之后指定dump文件生成到d:\
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=d:\

4. JProfiler方式启动程序，观察控制台打印

程序运行一段时间之后，发生OOM异常

5. 查看dump文件，用JProfiler打开

6. 分析dump文件

查看最大对象内部结构

可以发现是改list中含有了太多的byte[]数组

ps:其他查看方法类似

3 常见JVM问题

3.1 OOM

①堆溢出

原因：

1. 无法在Java堆中分配对象
2. 应用程序保存了无法被GC回收的对象
3. 程序过度使用finalizer

排查思路：

1. 查看关键报错信息
2. 使用内存映像分析工具（MAT或JProfiler）分析dump文件，分析是内存泄漏还是内存溢出
3. 如果是内存泄漏，通过工具查看泄漏对象到GC Roots引用链，修复内存泄漏
4. 如果不是，检查代码是否有死循环，递归等，再考虑用-Xmx增加堆大小

demo代码JVM配置参数：

• -Xms20m JVM初始分配的内存20m
• -Xmx20m JVM最大可用内存为20m
• -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 当JVM发生OOM时，自动生成DUMP文件
• -XX:HeapDumpPath=/Users/mytest/Desktop/dump/ 生成DUMP文件的路径

②栈溢出

栈:虚拟机栈和本地方法栈，关于栈，Java虚拟机规范中描述了两种异常：

• StackOverflowError:线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度
• OOM:如果虚拟机栈可以动态扩展，当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出

原因：

1. 单个线程下，栈帧太大或虚拟机栈容量太小，内存无法分配
2. 不断建立线程

排查思路：

• 查看关键报错信息，确定是StackOverflow还是OOM
• 如果是StackOverflow，检查代码是否存在递归
• 如果是OOM，检查是否有死循环创建线程或调用第三方接口创建线程，通过-Xss降低每个线程栈大小

③方法区溢出

方法区（又叫永久代，JDK8之后元空间替换了永久代），用于存放Class的相关信息，如：类名、访问修饰符、常量池、字段描述、方法描述等。运行时产生大量的类，会填满方法区，造成溢出。

溢出原因：

1. 使用CGLib生成大量代理类
2. 在Jdk7之前，频繁错误的使用String.intern方法
3. 大量jsp和动态产生jsp
4. 应用长时间运行，没有重启

排查思路：

• 检查是否永久代空间设置的过小
  -XX:MetaspaceSize=10M -XX:MaxMetaspaceSize=10M
• 是否频繁错误使用String.intern
• 是否与jsp有关
• 是否使用CGLib生成大量代理类
• 重启JVM

④直接内存溢出

直接内存不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是Java虚拟机规范中定义的内存区域。但是，这部分也被频繁的使用，也可能导致OOM。

原因:

1. 本机直接内存不受到Java堆大小限制，但是受到本机总内存大小限制
2. 直接内存由-XX:MaxDirectMemorySize指定，如果不指定，默认与Java堆最大值
	一样（-Xmx）
3. NIO程序中，使用ByteBuffer.allocateDirect(capability)分配的是直接内
	存，可能导致直接内存溢出

排查思路：

• 检查代码是否恰当
• 检查JVM参数-Xmx(java堆最大值)，-XX:MaxDirectMemorySize是否合理

参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/95150243