JVM 內存分析

Java本身提供了多种丰富的方法和工具来帮助开发人员查看和分析GC及JVM内存的状况，同时开源界和商业界也有一些工具可用于查看、分析GC及JVM内存的状况。通过这些分析，可以排查程序中内存泄露的问题及调优程序的性能。下面介绍几种常用的免费工具，其中知名的有JProfiler 等。

1. 输出GC日志

　　输出GC日志对于跟踪分析GC的状况来说，无疑是最直接地分析内存回收状况的方法，只是GC日志输出后需要人为地进行分析，以判断GC的状况。

　　JVM支持将日志输出到控制台或指定的文件中，方法有如下几种。

　　输出到控制台

　　在JVM的启动参数中加入-XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime，按照参数的顺序分别输出GC的简要信息，GC的详细信息、GC的时间信息及GC造成的应用暂停的时间。

　　输出到指定的文件

　　在1中的jvm启动参数中再增加-Xloggc: gc.log可指定将gc的信息输出到gc.log中。

　　可用于GC跟踪分析的参数还有-verbose:gc、-XX:+PrintTenuringDistribution等。

2. GC Portal

　　将GC日志输出固然有一定的作用，但如果要靠人为进行分析，还是相当复杂的。因此Sun提供了一个GC Portal来帮助分析这些GC日志，并生成相关的图形化的报表，GC Portal部署起来会有些麻烦，它需要运行在老版本的Tomcat上，同时需要数据库，部署完毕后通过上传日志文件的方式即可完成GC日志的分析，此GC日志输出的JVM参数为：-verbose:gc -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps [-Xloggc:文件名]，在上传日志时GC Portal的选项里只有jdk 1.2或jdk 1.2-1.4的版本。虽然经过测试，JDK 6的日志也是可以分析出来的，但它的限制在于仅支持5MB的gc日志的分析，GC Portal可提供吞吐量的分析、耗费的CPU的时间、造成的应用暂停的时间、每秒从新生代转化到旧生代的数量、minor GC的状况及Full GC的状况等，如图1所示。

 

图1  GCPortal示例

　　GC Portal中还有一个很有用的部分是提供调整GC参数的预测，例如可以选择给young size增加20%的空间。GC Portal会根据当前的日志信息来评估在调整参数后的运行效果，不一定很准确，但毕竟能带来一些参考意义。

3. JConsole

　　JConsole可以图形化查看JVM中内存的变化状况，JConsole是JDK 5及以上版本中自带的工具，位于JDK的bin目录下，运行时直接运行JConsole.exe或JConsole.sh（要求支持图形界面）。在本地的Tab页上看到运行了java的pid，双击即可查看相应进程的JVM状况，同时，JConsole也支持查看远程的JVM的运行状况，具体可参见JConsole的User Guide。

　　JConsole中显示了JVM中很多的信息：内存、线程、类和MBean等，在打开JConsole的内存Tab页后，可看到JVM内存部分的运行状况。这对于分析内存是否有溢出及GC的效果更加直接明了，JConsole的运行效果如图2所示。

 

图2  JConsole运行效果

4. JVisualVM

　　JVisualVM是JDK 6 update 7之后推出的一个工具，它类似于JProfiler的工具，基于此工具可查看内存的消耗情况、线程的执行状况及程序中消耗CPU、内存的动作。

　　在内存分析上，JVisualVM的最大好处是可通过安装VisualGC插件来分析GC趋势、内存消耗详细状况。

　　VisualGC的运行如图3所示。

 

图3  VisualGC运行效果

　　从图3中可看到各区的内存消耗状况及GC Time的图表，其提供的Histogram视图对于调优也有很大帮助。

　　基于JVisualVM的Profiler中的Memory还可查看对象占用内存的状况，如图4所示。

4. JMap

　　JMap是JDK中自带的一个用于分析JVM内存状况的工具，位于JDK的bin目录下。使用JMap可查看目前JVM中各个代的内存状况、JVM中对象的内存的占用状况，以及导出整个JVM中的内存信息。

 

图4  JVisualVM Memory Profiler图示

　　查看JVM中各个代的内存状况

　　在linux上执行jmap -heap [pid]，就可查看整个JVM中内存的状况，看到的信息类似如下（和JDK版本、GC策略有关）：

1. using thread-local object allocation.   
2. Parallel GC with 8 thread(s)   
3. Heap Configuration:   
4.   MinHeapFreeRatio = 40  
5.   MaxHeapFreeRatio = 70  
6.

7.   MaxHeapSize      = 1610612736 (1536.0MB)   
8.   NewSize          = 524288000 (500.0MB)   
9.   MaxNewSize       = 524288000 (500.0MB)   
10.   OldSize          = 4194304 (4.0MB)   
11.   NewRatio         = 8  
12.   SurvivorRatio    = 8  
13.   PermSize         = 100663296 (96.0MB)   
14.   MaxPermSize      = 268435456 (256.0MB)   
15. Heap Usage:   
16. PS Young Generation   
17. Eden Space:   
18.   capacity = 430702592 (410.75MB)   
19.   used     = 324439936 (309.4100341796875MB)   
20.   free     = 106262656 (101.3399658203125MB)   
21.   75.32806675098904% used   
22. From Space:   
23.   capacity = 46333952 (44.1875MB)   
24.   used     = 13016424 (12.413429260253906MB)   
25.   free     = 33317528 (31.774070739746094MB)   
26.   28.092626331550566% used   
27. To Space:   
28.   capacity = 46792704 (44.625MB)   
29.   used     = 0 (0.0MB)   
30.   free     = 46792704 (44.625MB)   
31.   0.0% used   
32. PS Old Generation   
33.   capacity = 1086324736 (1036.0MB)   
34.   used     = 945707880 (901.8973159790039MB)   
35.   free     = 140616856 (134.1026840209961MB)   
36.   87.05572548059884% used   
37. PS Perm Generation   
38.   capacity = 100663296 (96.0MB)   
39.   used     = 46349592 (44.202415466308594MB)   
40.   free     = 54313704 (51.797584533691406MB)   
41.   46.044182777404785% used