這是一篇閱讀MAT helper的筆記。Heap dump是java進(jìn)程在特定時(shí)間的一個(gè)內(nèi)存快照。通常在觸發(fā)heap dump之前會(huì)進(jìn)行一次full gc，這樣dump出來的內(nèi)容就包含的是被gc后的對(duì)象。

dump文件包含的內(nèi)容：

1，全部的對(duì)象：類，域，原生值和引用；

2，全部的類：classloader，類名，超類，靜態(tài)域；

3，GC root：被JVM定義的可觸達(dá)的對(duì)象；

4，線程棧和本地變量：線程的call stack，本地對(duì)象每幀的信息。

dump文件不包含內(nèi)存的分配信息，因此無法查詢誰創(chuàng)建了哪個(gè)對(duì)象這樣的信息。

Shallow heap是一個(gè)對(duì)象占用的內(nèi)存空間，一個(gè)對(duì)象需要32或者64bits。

Retained set of X是X在被jvm gc回收后被remove的一組object。

Retained heap of X是在retained set of X中的所有對(duì)象的shallow heap size的和。換句話說就是保持X活著需要的內(nèi)存空間。

通俗的講，shallow heap是一個(gè)對(duì)象在內(nèi)存中的實(shí)際空間，而retained heap是一個(gè)對(duì)象被gc回收后內(nèi)存釋放出來的空間。

這張圖可以看懂什么是leading set什么是retained set。

Dominator tree：定義一個(gè)對(duì)象x dominate 對(duì)象y，當(dāng)每一條從root開始到y(tǒng)的路徑都經(jīng)過x。說白了就是只要有y對(duì)象的存活，那么一定會(huì)有一個(gè)x對(duì)象。Dominator tree就是將對(duì)象引用圖轉(zhuǎn)換成的樹形結(jié)構(gòu)。幫助發(fā)現(xiàn)在對(duì)象間保持alive的依賴，同時(shí)也能識(shí)別出retained內(nèi)存的***的chunk。 Immediate dominator x of y是離y最近的dominator。

Dominator tree有幾個(gè)屬性：

1，對(duì)象x的子樹包含的對(duì)象（x dominate的對(duì)象集），代表了x的retained set；

2，如果x是y的immediate dominator，那么x的immediate dominator同樣dominate y，以此類推；

3，dominate tree中的邊不代表對(duì)象引用圖里對(duì)應(yīng)的邊，并非嚴(yán)格的直接的對(duì)象引用。

這張圖反應(yīng)了一個(gè)對(duì)象引用圖轉(zhuǎn)換成dominator tree的示例。

Gc root：一個(gè)gc根就是一個(gè)對(duì)象，這個(gè)對(duì)象從堆外可以訪問讀取。以下一些方法可以使一個(gè)對(duì)象成為gc根。

1，System class：被Bootstrap或者system類加載器加載的類，比如rt.jar里的java.util.*；

2，JNI local：native代碼里的local變量，比如用戶定義的JNI代碼和JVM的內(nèi)部代碼；

3，JNI global：native代碼里的global變量；

4，Thread block：當(dāng)前活躍的線程block中引用的對(duì)象；

5，Thread：已經(jīng)啟動(dòng)并且沒有stop的線程；

6，busy monitor：被調(diào)用了wait()或者notify()或者被synchronized同步的對(duì)象，如果是synchronized方法，那么靜態(tài)方法指的類，非靜態(tài)方法指的是對(duì)象；

7，java local：local變量，比如方法的入?yún)⒑头椒▋?nèi)創(chuàng)建的變量；

8，native stack：native代碼里的出入?yún)?shù)，比如file/net/IO方法以及反射的參數(shù)；

9，finalizable：在一個(gè)隊(duì)列里等待它的finalizer 運(yùn)行的對(duì)象；

10，unfinalized：一個(gè)有finalize方法的對(duì)象，還沒有被finalize，同時(shí)也沒有進(jìn)入finalizer隊(duì)列等待finalize；

11，unreachable：不會(huì)被觸碰到的對(duì)象，在MAT里被標(biāo)記為root用來retain object，否則是不會(huì)在分析中出現(xiàn)的；

12，java stack frame：java棧幀包含了本地變量，當(dāng)dump被解析時(shí)且在preferences里設(shè)置過把棧幀當(dāng)做對(duì)象，這時(shí)才會(huì)產(chǎn)生；

13，unknown：位置的root類型。

接下來是一些獲取dump的方法：

1，在oom時(shí)dump：JVM參數(shù)：-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

2，交互式環(huán)境下dump：

1）JVM參數(shù)：-XX:+HeapDumpOnCtrlBreak

2）用外部tools：jmap -dump:format=b,file=<filename.hprof> <pid>

3）用外部tools：jconsole

4）用外部工具：MAT

5）kill -3 <pid>

6）jstack -l <pid> > <dumpfile>

一些排查方法：

1，通過top consumers查找大對(duì)象，可以按照class、classloader和package進(jìn)行g(shù)roup by；

2，通過immediate dominator找到責(zé)任對(duì)象，對(duì)于快速定位一組對(duì)象的持有者非常有用，這個(gè)操作直接解決了“誰讓這些對(duì)象alive”的問題，而不是“誰有這些對(duì)象的引用”的問題，更直接高效；

3，運(yùn)行classloader分析，這個(gè)重要性體現(xiàn)在亮點(diǎn)：***，應(yīng)用使用不同的classloader加載類，第二，不同 classloader加載的類存儲(chǔ)在不同的***代，這理論上也是可以被回收的。當(dāng)有一個(gè)類被不同的classloader加載時(shí)，這時(shí)要根據(jù)各自 loader下的instance數(shù)量判斷哪個(gè)loader更重要，從而要把另一個(gè)回收掉；

4，分析線程，本身heap dump里包含了thread信息，可以通過MAT來查看threads 的overview和detail，detail中有線程的堆內(nèi)存信息，也有線程棧，同時(shí)還包含了操作系統(tǒng)本地棧。假設(shè)不做heap dump，我們檢查到系統(tǒng)有問題，如何通過線程的角度來排查呢？首先top -H -p <pid>以線程的模式查看java應(yīng)用的運(yùn)行情況，找到占用cpu或者內(nèi)存大的線程，記錄線程id，然后printf %x <tid>轉(zhuǎn)為16進(jìn)制，再jstack -l <pid> > thread.log把java進(jìn)程的thread dump出來，從里面找到tid，分析是哪個(gè)線程占用了系統(tǒng)資源。

5，分析java容器類，因?yàn)閖ava的容器類是最常用來存儲(chǔ)對(duì)象的，所以理論上發(fā)生內(nèi)存泄露的風(fēng)險(xiǎn)也***?？梢詮膸讉€(gè)角度來 看：1）array填充率查詢（填充率fill ratio是數(shù)組中非空元素的比例），打印非原生類型數(shù)組的填充率頻率分布，從而排查系統(tǒng)中array的利用率；2）數(shù)組按照size分組查詢，打印一個(gè) 按size分組的直方圖；3）collection的填充率查詢，ArrayList/HashMap/Hashtable/Properties /Vector/WeakHashMap/ConcurrentHashMap$Segment；4）collection按照size分組直方圖；5） 查看一個(gè)list里的所有對(duì)象；6）查看hashmap里的所有對(duì)象；7）查看hashset里的對(duì)象；8）檢查map的碰撞率；9）檢查所有只有一個(gè)常 量的array。

6，分析Finalizer，1）查詢finalizer正在處理的對(duì)象；2）查詢finalizer準(zhǔn)備處理的對(duì)象；3）直接查看finalizer線程；4）查看finalizer線程的thread local對(duì)象。