jmap的使用以及記憶體溢位分析

jmap(java記憶體映像工具)

jmap(Memory Map for Java）命令用于生成堆轉儲快照（一般稱為heapdump或dump檔案），還有幾種方式獲取dump檔案：使用JVM引數選項-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError引數，可以讓虛擬機在OOM例外出現之后自動生成dump檔案，通過-XX:HeapDumpPath=path 設定dump檔案路徑（有時候dump檔案比較大的時候可能無法自動匯出，這時候就需要使用jmap -dump手動匯出了）；通過-XX.+HeapDumpOnCtrlBreak引數則可以使用[Ctrl]+[Break]鍵讓虛擬機生成dump檔案；或者在Linux系統下通過Kill -3命令發送行程退出信號，也能拿到dump檔案，

jmap的作用并不僅僅是為了獲取dump檔案，它還可以查詢finalize執行佇列、Java堆和永久代的詳細資訊，如空間使用率、當前用的是哪種收集器等，和jinfo命令一樣，jmap有不少功能在Windows平臺下都是受限的，除了生成dump檔案的-dump選項和用于查看每個類的實體、空間占用統計的-histo選項在所有作業系統都提供之外，其余選項都只能在Linux／Solans下使用，官方檔案地址

1.1、查看記憶體使用情況

[root@localhost /]# jmap -heap 9906
Attaching to process ID 9906, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 25.221-b11

using thread-local object allocation.
Mark Sweep Compact GC

Heap Configuration:
   MinHeapFreeRatio         = 40
   MaxHeapFreeRatio         = 70
   MaxHeapSize              = 989855744 (944.0MB)
   NewSize                  = 20971520 (20.0MB)
   MaxNewSize               = 329908224 (314.625MB)
   OldSize                  = 41943040 (40.0MB)
   NewRatio                 = 2
   SurvivorRatio            = 8
   MetaspaceSize            = 21807104 (20.796875MB)
   CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB)
   MaxMetaspaceSize         = 17592186044415 MB
   G1HeapRegionSize         = 0 (0.0MB)

Heap Usage:
New Generation (Eden + 1 Survivor Space):
   capacity = 18939904 (18.0625MB)
   used     = 5314648 (5.068443298339844MB)
   free     = 13625256 (12.994056701660156MB)
   28.06058573475346% used
Eden Space:
   capacity = 16842752 (16.0625MB)
   used     = 4780064 (4.558624267578125MB)
   free     = 12062688 (11.503875732421875MB)
   28.38054018725681% used
From Space:
   capacity = 2097152 (2.0MB)
   used     = 534584 (0.5098190307617188MB)
   free     = 1562568 (1.4901809692382812MB)
   25.490951538085938% used
To Space:
   capacity = 2097152 (2.0MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 2097152 (2.0MB)
   0.0% used
tenured generation:
   capacity = 41943040 (40.0MB)
   used     = 36145136 (34.47068786621094MB)
   free     = 5797904 (5.5293121337890625MB)
   86.17671966552734% used

31688 interned Strings occupying 3707776 bytes.

1.2、查看記憶體中物件數量及大小

#查看所有物件，包括活躍以及非活躍的 
jmap -histo <pid> | more 
#查看活躍物件
jmap -histo:live <pid> | more

[root@localhost /]# jmap -histo:live 9906 | more

 num     #instances         #bytes  class name
----------------------------------------------
   1:         72627       10929400  [C
   2:         12052        2445368  [I
   3:          3709        1718968  [B
   4:         71294        1711056  java.lang.String
   5:         14306        1258928  java.lang.reflect.Method
   6:          8153         922992  java.lang.Class
   7:         26390         844480  java.util.HashMap$Node
   8:         23271         744672  java.util.concurrent.ConcurrentHashMap$Node
   9:         10490         629792  [Ljava.lang.Object;
  10:          5128         536080  [Ljava.util.HashMap$Node;
#物件說明 
B byte 
C char 
D double 
F float 
I int 
J long 
Z boolean 
[陣列，如[I表示int[] 
[L+類名 其他物件

1.3、將記憶體使用情況dump到檔案中

#用法： 
jmap -dump:format=b,file=dumpFileName <pid>
#示例 
[root@localhost /]# jmap -dump:format=b,file=/cfile/dump.dat 9906
Dumping heap to /cfile/dump.dat ...
Heap dump file created

1.4、通過jhat對dump檔案進行分析

jvm的記憶體dump到檔案中，這個檔案是一個二進制的檔案，不方便查看，可以借助于jhat工具進行查看，

#用法： 
jhat -port <port> <file>
#示例
[root@localhost cfile]# jhat -port 8888 /cfile/dump.dat
Reading from /cfile/dump.dat...
Dump file created Thu Aug 19 11:31:02 CST 2021
Snapshot read, resolving...
Resolving 476416 objects...
Chasing references, expect 95 dots...............................................................................................
Eliminating duplicate references...............................................................................................
Snapshot resolved.
Started HTTP server on port 8888
Server is ready.

打開瀏覽器進行訪問：ip+埠（8888）

在最后面有OQL查詢功能，

進入頁面，輸入下面陳述句查詢字串大于10000，點擊Execute按鈕，查詢結果：

select s from java.lang.String s where s.value.length >= 10000

2、通過MAT工具對dump檔案進行分析（官網）

MAT(Memory Analyzer Tool)，一個基于Eclipse的記憶體分析工具，是一個快速、功能豐富的JAVA heap分析工具，它可以幫助我們查找記憶體泄漏和減少記憶體消耗，使用記憶體分析工具從眾多的物件中進行分析，快速的計算出在記憶體中物件的占用大小，看看是誰阻止了垃圾收集器的回收作業，并可以通過報表直觀的查看到可能造成這種結果的物件，

2.1、下載安裝

運行獨立版 Memory Analyzer 所需的最低 Java 版本是 Java 11 如果本地安裝的JDK是更低版本的可以下載舊版本，

下載完成后解壓MemoryAnalyzer-1.8.1.20180910-win32.win32.x86_64.zip，解壓后如圖

2.2、使用方式

查看物件以及它的依賴：

查看可能存在記憶體泄露的分析：

3、記憶體溢位的定位與分析

引起記憶體溢位的原因有很多種，常見的有以下幾種：

• 記憶體中加載的資料量過于龐大，如一次從資料庫取出過多資料，
• 集合類中有對物件的參考，使用完后未清空，使得JVM不能回收，
• 代碼中存在死回圈或回圈產生過多重復的物件物體，
• 使用的第三方軟體中的BUG，
• 啟動引數記憶體值設定的過小，

記憶體溢位在實際的生產環境中經常會遇到，如，不斷的將資料寫入到一個集合中，出現了死回圈或者讀取超大的檔案等等，都可能會造成記憶體溢位，如果出現了記憶體溢位，首先我們需要定位到發生記憶體溢位的環節，并且進行分析，是正常還是非正常情況，如果是正常的需求，就應該考慮加大記憶體的設定，如果是非正常需求，那么就要對代碼進行修改，修復這個bug，

3.1、模擬記憶體溢位

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.UUID;

public class TestJvmOutOfMemory {
    public static void main(String[] args) {
        List<Object> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
            String str = "";
            for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                str += UUID.randomUUID().toString();
            }
            list.add(str);
        }
        System.out.println("ok");
    }
}

為了更快的現實效果，這里使用Idea，設定執行的引數

#在每次發生記憶體溢位時，JVM會自動將堆轉儲，dump檔案存放在-XX:HeapDumpPath指定的路徑下，
-Xms8m -Xmx8m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=D:

測驗結果如下：

匯入到MAT工具中進行分析

可以看到，有87.02%的記憶體由Object[]陣列占有，所以比較可疑，

分析：已經有超過87%的記憶體都被它占有，這種情況是非常有可能出現記憶體溢位的

查看詳情：

可以看到集合中存盤了大量的uuid字串，