內(nèi)存一路狂飆,如何精準(zhǔn)揪出“幕后黑手”
在數(shù)字世界里,我們的設(shè)備就如同精密的儀器,每一個(gè)組件都協(xié)同工作,確保系統(tǒng)的流暢運(yùn)行。而內(nèi)存,無疑是其中極為關(guān)鍵的一環(huán),它就像設(shè)備的 “臨時(shí)工作區(qū)”,程序在這里運(yùn)行,數(shù)據(jù)在這里處理。當(dāng)內(nèi)存持續(xù)上升時(shí),就好比一個(gè)擁擠的辦公室,文件堆積如山,工作人員難以高效工作。
以電腦為例,內(nèi)存持續(xù)上升最直觀的表現(xiàn)就是系統(tǒng)變得卡頓。打開一個(gè)文檔可能需要比平時(shí)多幾倍的時(shí)間,切換應(yīng)用程序時(shí)會(huì)出現(xiàn)明顯的延遲,甚至連鼠標(biāo)的移動(dòng)都變得遲緩。曾經(jīng)我就遇到過這樣的情況,在同時(shí)打開多個(gè)大型文檔和瀏覽器多個(gè)頁面后,電腦突然變得異??D,風(fēng)扇狂轉(zhuǎn),最后直接死機(jī)。這種體驗(yàn)不僅讓人煩躁,還嚴(yán)重影響工作效率。據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示,超過 70% 的用戶在內(nèi)存持續(xù)上升導(dǎo)致設(shè)備卡頓后,會(huì)對(duì)設(shè)備的性能產(chǎn)生不滿 ,甚至有部分用戶會(huì)因此考慮更換設(shè)備。
再看看手機(jī),如今的智能手機(jī)功能越來越強(qiáng)大,運(yùn)行的程序也越來越多。當(dāng)內(nèi)存持續(xù)上升時(shí),手機(jī)會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)遲緩,游戲加載時(shí)間變長,頻繁閃退等問題。比如,你正在玩一款熱門手游,正玩到關(guān)鍵時(shí)刻,手機(jī)突然卡頓,等恢復(fù)正常時(shí),游戲角色已經(jīng) “陣亡”,這種情況相信不少人都經(jīng)歷過。有數(shù)據(jù)表明,手機(jī)內(nèi)存占用超過 80% 時(shí),出現(xiàn)卡頓和閃退的概率會(huì)大幅增加。 所以,內(nèi)存持續(xù)上升這個(gè)問題絕不容忽視,我們必須學(xué)會(huì)排查和解決它,讓設(shè)備恢復(fù)往日的流暢。
一、內(nèi)存上升常見原因
在了解了內(nèi)存持續(xù)上升帶來的問題后,接下來讓我們深入探究一下導(dǎo)致內(nèi)存持續(xù)上升的常見原因。只有找準(zhǔn)病因,才能對(duì)癥下藥。
1.1程序或服務(wù) “內(nèi)存黑洞”
有些大型軟件在運(yùn)行時(shí)就像一個(gè) “內(nèi)存黑洞”,瘋狂吞噬內(nèi)存資源。像專業(yè)的圖形設(shè)計(jì)軟件,在處理高分辨率圖像和復(fù)雜圖層時(shí),對(duì)內(nèi)存的需求極大。我有個(gè)做設(shè)計(jì)的朋友,經(jīng)常使用 Adobe Photoshop 處理大型圖片項(xiàng)目,當(dāng)他同時(shí)打開多個(gè)圖層,再進(jìn)行一些濾鏡、特效處理時(shí),電腦內(nèi)存就會(huì)迅速上升,電腦變得異??D。還有 3D 建模軟件,構(gòu)建復(fù)雜的三維場景和模型時(shí),內(nèi)存占用更是直線飆升。
另外,多任務(wù)處理也是內(nèi)存的一大 “殺手”。當(dāng)我們同時(shí)打開多個(gè)程序,比如在編輯文檔的同時(shí),還運(yùn)行著視頻播放軟件、下載工具、多個(gè)瀏覽器頁面等,這些程序同時(shí)占用內(nèi)存,就很容易導(dǎo)致內(nèi)存持續(xù)上升。更糟糕的是,有些程序存在內(nèi)存泄漏的問題,它們在使用完內(nèi)存后,沒有及時(shí)將內(nèi)存歸還給系統(tǒng),隨著時(shí)間的推移,內(nèi)存被一點(diǎn)點(diǎn)蠶食,最終導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)存不足。據(jù)統(tǒng)計(jì),約有 30% 的內(nèi)存上升問題是由程序或服務(wù)的不合理內(nèi)存使用導(dǎo)致的 。
1.2系統(tǒng)資源管理 “亂了套”
操作系統(tǒng)在內(nèi)存管理方面起著至關(guān)重要的作用,但有時(shí)候它也會(huì) “掉鏈子”。比如,系統(tǒng)沒有及時(shí)釋放已經(jīng)不再使用的內(nèi)存,這些 “被遺忘” 的內(nèi)存就一直占用著資源,導(dǎo)致可用內(nèi)存越來越少。還有,系統(tǒng)的緩存機(jī)制如果出現(xiàn)問題,緩存過多的數(shù)據(jù)卻沒有及時(shí)清理,也會(huì)占用大量內(nèi)存。像 Windows 系統(tǒng)的磁盤緩存,在頻繁讀寫文件后,緩存可能會(huì)變得很大,如果不及時(shí)清理,就會(huì)影響內(nèi)存的正常使用。
另外,交換文件(虛擬內(nèi)存)的設(shè)置和使用不當(dāng)也會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存問題。當(dāng)物理內(nèi)存不足時(shí),系統(tǒng)會(huì)將一部分內(nèi)存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到硬盤上的交換文件中,如果交換文件設(shè)置過小,或者硬盤性能不佳,就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)頻繁讀寫交換文件,使內(nèi)存占用上升,系統(tǒng)運(yùn)行速度變慢。
1.3惡意軟件 “暗中作祟”
在網(wǎng)絡(luò)世界的陰暗角落里,隱藏著許多惡意軟件,它們就像隱藏在設(shè)備中的 “小偷”,偷偷占用大量內(nèi)存。病毒、木馬等惡意軟件通常會(huì)在后臺(tái)悄悄運(yùn)行,執(zhí)行各種惡意任務(wù),比如竊取用戶信息、傳播病毒等。這些惡意行為都需要消耗大量的系統(tǒng)資源,其中就包括內(nèi)存。
曾經(jīng)有一款名為 “Worm.Sasser” 的蠕蟲病毒,它會(huì)利用 Windows 系統(tǒng)的漏洞進(jìn)行傳播,感染后的電腦會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存占用急劇上升、系統(tǒng)變慢、頻繁重啟等癥狀,給用戶帶來了極大的困擾。據(jù)安全機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì),每年因惡意軟件導(dǎo)致的內(nèi)存問題和系統(tǒng)故障不計(jì)其數(shù),嚴(yán)重影響了用戶的設(shè)備安全和使用體驗(yàn)。所以,安裝可靠的殺毒軟件,并定期進(jìn)行病毒查殺是非常必要的。
1.4硬件配置 “拖后腿”
硬件配置是設(shè)備運(yùn)行的基礎(chǔ),如果內(nèi)存容量過小,就無法滿足系統(tǒng)和程序的運(yùn)行需求。比如,一些老舊電腦只有 2GB 或 4GB 的內(nèi)存,在運(yùn)行 Windows 10 這樣的現(xiàn)代操作系統(tǒng),同時(shí)再打開幾個(gè)常用軟件,內(nèi)存就會(huì)被迅速占滿,導(dǎo)致系統(tǒng)卡頓。另外,硬件之間的不匹配也可能引發(fā)內(nèi)存問題。
如果主板對(duì)內(nèi)存的支持有限,或者內(nèi)存與 CPU、顯卡等其他硬件之間的兼容性不好,也會(huì)影響內(nèi)存的正常使用,導(dǎo)致內(nèi)存使用率上升。還有,當(dāng)我們在設(shè)備上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)大型游戲、專業(yè)軟件等高負(fù)載應(yīng)用時(shí),即使內(nèi)存容量足夠,也可能因?yàn)樗查g的內(nèi)存需求過大,超出內(nèi)存的負(fù)荷,從而導(dǎo)致內(nèi)存持續(xù)上升,設(shè)備出現(xiàn)性能瓶頸。
1.5系統(tǒng)更新或驅(qū)動(dòng) “鬧矛盾”
系統(tǒng)更新通常是為了提升系統(tǒng)性能、修復(fù)漏洞和增加新功能,但有時(shí)候更新也會(huì)帶來一些意想不到的問題。某些系統(tǒng)更新可能會(huì)增加對(duì)內(nèi)存的需求,導(dǎo)致設(shè)備在更新后內(nèi)存占用上升。比如,Windows 系統(tǒng)的一些大版本更新,可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)的內(nèi)存管理機(jī)制進(jìn)行調(diào)整,如果調(diào)整不當(dāng),就會(huì)使內(nèi)存使用變得不合理。另外,驅(qū)動(dòng)程序是硬件與操作系統(tǒng)之間的橋梁,如果驅(qū)動(dòng)程序與硬件或操作系統(tǒng)之間存在兼容性問題,也可能導(dǎo)致內(nèi)存占用異常。
比如,顯卡驅(qū)動(dòng)更新后,可能會(huì)出現(xiàn)與游戲或圖形軟件不兼容的情況,導(dǎo)致在運(yùn)行這些程序時(shí)內(nèi)存持續(xù)上升,甚至出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象。有用戶反饋,在更新了某品牌顯卡的驅(qū)動(dòng)后,玩游戲時(shí)內(nèi)存占用從原來的 50% 左右飆升到 80% 以上,游戲卡頓嚴(yán)重。所以,在進(jìn)行系統(tǒng)更新和驅(qū)動(dòng)更新時(shí),一定要謹(jǐn)慎操作,并密切關(guān)注設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
二、排查內(nèi)存問題的神兵利器
當(dāng)我們遭遇內(nèi)存持續(xù)上升的問題時(shí),就需要借助一些強(qiáng)大的工具來進(jìn)行排查,這些工具就像是我們的 “神兵利器”,幫助我們找到問題的根源。下面就為大家介紹一些常用的排查內(nèi)存問題的工具。
2.1 Linux 命令行工具
(1)Linux命令行工具之top 命令:top 命令是 Linux 系統(tǒng)中常用的性能分析工具,就像一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的 “指揮官”,可以實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)中各個(gè)進(jìn)程的資源占用狀況,類似于 Windows 的任務(wù)管理器 。它的界面主要分為兩個(gè)部分,前 5 行展示的是系統(tǒng)的整體性能,包括系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間、平均負(fù)載、CPU 使用率、內(nèi)存使用情況等;光標(biāo)下面部分是系統(tǒng)中每個(gè)進(jìn)程的具體信息,如進(jìn)程 ID、所屬用戶、CPU 使用率、內(nèi)存使用率、進(jìn)程運(yùn)行時(shí)間等。
比如,通過 top 命令,我們可以直觀地看到哪個(gè)進(jìn)程占用了大量的 CPU 和內(nèi)存資源。如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)進(jìn)程的 % MEM(內(nèi)存使用率)持續(xù)上升,那就很可能是這個(gè)進(jìn)程導(dǎo)致了內(nèi)存問題。而且,我們還可以使用 top -Hp pid 命令查看具體線程使用系統(tǒng)資源情況,深入了解線程級(jí)別的資源占用。
(2)Linux命令行工具之vmstat 命令:vmstat 是一款指定采樣周期和次數(shù)的功能性監(jiān)測工具,它不僅能統(tǒng)計(jì)內(nèi)存的使用情況,還可以觀測到 CPU 的使用率、swap 的使用情況 。雖然它一般很少用來單獨(dú)查看內(nèi)存的使用情況,但在觀察進(jìn)程的上下文切換方面卻非常有用。
比如,當(dāng)我們懷疑系統(tǒng)存在大量的進(jìn)程上下文切換,導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降時(shí),就可以使用 vmstat 命令來查看 cs(每秒上下文切換數(shù))的值。如果這個(gè)值過高,說明系統(tǒng)在頻繁進(jìn)行上下文切換,可能存在性能問題。通過分析 vmstat 命令的輸出結(jié)果,我們還可以了解到系統(tǒng)的內(nèi)存分配、CPU 負(fù)載、磁盤 I/O 等情況,為排查內(nèi)存問題提供多方面的信息。
(3)Linux命令行工具之pidstat 命令:之前的 top 和 vmstat 兩個(gè)命令都是監(jiān)測進(jìn)程的內(nèi)存、CPU 以及 I/O 使用情況,而 pidstat 命令則更進(jìn)了一步,深入到線程級(jí)別 。它可以詳細(xì)地展示每個(gè)線程的 CPU、內(nèi)存和 I/O 使用情況,讓我們對(duì)線程的資源占用有更細(xì)致的了解。
比如,使用 pidstat -p pid -t 命令,可以查看指定進(jìn)程下各個(gè)線程的統(tǒng)計(jì)信息,包括線程 ID、% usr(用戶空間占用 CPU 的百分比)、% system(內(nèi)核空間占用 CPU 的百分比)、% CPU(進(jìn)程占用 CPU 的百分比)等。通過這些信息,我們能夠找出占用資源較多的線程,進(jìn)而分析線程的執(zhí)行邏輯,判斷是否存在內(nèi)存泄漏或其他內(nèi)存問題。
2.2 JDK 工具(針對(duì) Java 應(yīng)用)
(1)JDK工具之jstat命令:對(duì)于 Java 應(yīng)用程序,jstat 命令是一個(gè)非常實(shí)用的工具,它可以監(jiān)測 Java 應(yīng)用程序的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況,就像一個(gè) Java 應(yīng)用的 “健康監(jiān)測儀”,實(shí)時(shí)反饋應(yīng)用的狀態(tài) 。比如,通過 jstat -gcutil pid 命令,可以查看 Java 應(yīng)用的堆內(nèi)存信息以及垃圾回收信息,包括年輕代、老年代的內(nèi)存使用情況,垃圾回收的次數(shù)和耗時(shí)等。
如果發(fā)現(xiàn)某個(gè) Java 應(yīng)用的內(nèi)存持續(xù)上升,我們可以通過 jstat 命令觀察垃圾回收的情況,判斷是否存在垃圾回收不及時(shí)或者內(nèi)存泄漏的問題。如果老年代的內(nèi)存使用率持續(xù)上升,而垃圾回收次數(shù)卻很少,可能就是垃圾回收機(jī)制出現(xiàn)了問題,需要進(jìn)一步排查。
(2)JDK工具之jstack 命令:jstack 是一種線程堆棧分析工具,最常用的功能就是使用 jstack pid 命令查看線程的堆棧信息 。當(dāng) Java 應(yīng)用出現(xiàn)死鎖、線程長時(shí)間阻塞等異常情況時(shí),jstack 命令就派上用場了。通過分析線程堆棧信息,我們可以了解每個(gè)線程的執(zhí)行狀態(tài),是否存在死鎖,以及線程在等待哪些資源等。
比如,當(dāng)我們懷疑 Java 應(yīng)用存在死鎖時(shí),可以使用 jstack 命令獲取線程堆棧信息,然后查找是否存在相互等待資源的線程。如果發(fā)現(xiàn)有多個(gè)線程相互持有對(duì)方需要的鎖,就說明可能發(fā)生了死鎖,需要進(jìn)一步分析代碼,找出死鎖的原因并解決。
(3)JDK工具之jmap 命令:jmap 命令可以查看堆內(nèi)存初始化配置信息以及堆內(nèi)存的使用情況 。它就像一把打開 Java 堆內(nèi)存大門的鑰匙,讓我們能夠深入了解堆內(nèi)存的內(nèi)部情況。通過 jmap -heap pid 命令,可以獲取堆內(nèi)存的詳細(xì)信息,如堆內(nèi)存的大小、新生代和老年代的比例、當(dāng)前使用的垃圾回收器等。
此外,還可以使用 jmap -histo [:live] pid 查看堆內(nèi)存中的對(duì)象數(shù)目、大小統(tǒng)計(jì)直方圖,如果帶上 live 則只統(tǒng)計(jì)活對(duì)象。通過這些信息,我們可以分析堆內(nèi)存中對(duì)象的分布情況,判斷是否存在大量的無用對(duì)象占用內(nèi)存,從而找出內(nèi)存持續(xù)上升的原因。
三、排查實(shí)戰(zhàn)步驟詳解
3.1初步判斷:系統(tǒng)內(nèi)存占用情況
當(dāng)懷疑內(nèi)存持續(xù)上升時(shí),我們首先要做的就是確認(rèn)這一情況是否真實(shí)存在。在 Linux 系統(tǒng)中,我們可以使用free -m命令來查看系統(tǒng)內(nèi)存的使用情況。這個(gè)命令會(huì)以 MB 為單位展示系統(tǒng)內(nèi)存的各項(xiàng)信息,包括總內(nèi)存(total)、已使用內(nèi)存(used)、空閑內(nèi)存(free)、共享內(nèi)存(shared)、緩存和緩沖區(qū)占用的內(nèi)存(buff/cache)以及可使用內(nèi)存(available)。
例如,當(dāng)我們執(zhí)行free -m命令后,得到如下輸出:
total used free shared buff/cache available
Mem: 7863 3456 987 123 3420 3980
Swap: 2048 0 2048
從這個(gè)輸出中,我們可以看到系統(tǒng)總內(nèi)存為 7863MB,已使用 3456MB,空閑 987MB,緩存和緩沖區(qū)占用 3420MB,可使用內(nèi)存為 3980MB。如果在一段時(shí)間內(nèi)多次執(zhí)行該命令,發(fā)現(xiàn)used字段的值持續(xù)上升,而free和available字段的值持續(xù)下降,那就很有可能存在內(nèi)存持續(xù)上升的問題。
3.2鎖定目標(biāo):找出內(nèi)存占用高的進(jìn)程
確定內(nèi)存上升問題后,接下來就是找出是哪些進(jìn)程在大量占用內(nèi)存。這里我們可以使用top、htop或ps aux命令。
top命令是 Linux 系統(tǒng)中常用的性能分析工具,它可以實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)中各個(gè)進(jìn)程的資源占用狀況。執(zhí)行top命令后,按下Shift + M鍵,就可以按照內(nèi)存使用量對(duì)進(jìn)程進(jìn)行降序排列,這樣排在最前面的進(jìn)程就是占用內(nèi)存最多的進(jìn)程。在top命令的界面中,%MEM列表示進(jìn)程占用物理內(nèi)存的百分比,VIRT列表示虛擬內(nèi)存大小,RES列表示實(shí)際占用的物理內(nèi)存。
htop是top命令的增強(qiáng)版本,提供了更豐富的可視化信息和交互性。安裝并運(yùn)行htop后,直接就可以看到按照內(nèi)存占用排序的進(jìn)程列表,而且它還能以樹狀結(jié)構(gòu)展示進(jìn)程之間的關(guān)系,讓我們更清晰地了解進(jìn)程的層次結(jié)構(gòu)。
ps aux命令則用于列出當(dāng)前系統(tǒng)中所有進(jìn)程的詳細(xì)信息,我們可以結(jié)合--sort=-%mem參數(shù),按照內(nèi)存使用量進(jìn)行逆序排序,然后使用head -n 10命令只顯示前 10 個(gè)占用內(nèi)存最多的進(jìn)程。例如:ps aux --sort=-%mem | head -n 10。通過這個(gè)命令,我們可以快速獲取占用內(nèi)存較多的進(jìn)程信息,包括進(jìn)程的所有者(USER)、進(jìn)程 ID(PID)、CPU 使用率(% CPU)、內(nèi)存使用率(% MEM)等。
3.3深入剖析:分析進(jìn)程與線程
(1)對(duì)于 Java 應(yīng)用,使用 JDK 工具分析 JVM 內(nèi)存分配和使用
jstat 命令:當(dāng)我們確定某個(gè) Java 應(yīng)用可能存在內(nèi)存問題時(shí),可以使用jstat -gcutil pid命令來查看該 Java 應(yīng)用的堆內(nèi)存信息以及垃圾回收信息。其中,pid是 Java 應(yīng)用的進(jìn)程 ID。比如,執(zhí)行jstat -gcutil 12345(假設(shè) 12345 是 Java 應(yīng)用的進(jìn)程 ID)后,得到如下輸出:
S0 S1 E O M CCS YGC YGCT FGC FGCT GCT
0.00 45.45 34.22 87.65 92.34 89.12 234 12.34 15 3.45 15.79
這里,S0和S1表示新生代中兩個(gè)幸存區(qū)的使用比例,E表示新生代中伊甸園區(qū)的使用比例,O表示老年代的使用比例,M表示元空間的使用比例,CCS表示壓縮類空間的使用比例,YGC表示年輕代垃圾回收次數(shù),YGCT表示年輕代垃圾回收總耗時(shí),F(xiàn)GC表示老年代垃圾回收次數(shù),F(xiàn)GCT表示老年代垃圾回收總耗時(shí),GCT表示垃圾回收總耗時(shí)。如果發(fā)現(xiàn)老年代的內(nèi)存使用率(O)持續(xù)上升,而垃圾回收次數(shù)(FGC)卻很少,可能就是垃圾回收機(jī)制出現(xiàn)了問題,需要進(jìn)一步排查。
jmap 命令:jmap -heap pid命令可以獲取 Java 應(yīng)用堆內(nèi)存的詳細(xì)信息,如堆內(nèi)存的大小、新生代和老年代的比例、當(dāng)前使用的垃圾回收器等。執(zhí)行jmap -heap 12345后,會(huì)輸出大量關(guān)于堆內(nèi)存的信息,包括:
Attaching to process ID 12345, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 11.0.12+7-LTS
using thread-local object allocation.
Parallel GC with 8 thread(s)
Heap Configuration:
MinHeapFreeRatio = 0
MaxHeapFreeRatio = 100
MaxHeapSize = 2147483648 (2048.0MB)
NewSize = 41943040 (40.0MB)
MaxNewSize = 715827840 (682.625MB)
OldSize = 83886080 (80.0MB)
NewRatio = 2
SurvivorRatio = 8
MetaspaceSize = 21807104 (20.796875MB)
CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB)
MaxMetaspaceSize = 17592186044415 MB
G1HeapRegionSize = 0 (0.0MB)
Heap Usage:
PS Young Generation
Eden Space:
capacity = 34194432 (32.6171875MB)
used = 24570368 (23.431396484375MB)
free = 9624064 (9.185791015625MB)
71.854245% used
From Space:
capacity = 5242880 (5.0MB)
used = 2370304 (2.26043701171875MB)
free = 2872576 (2.73956298828125MB)
45.209808% used
To Space:
capacity = 5242880 (5.0MB)
used = 0 (0.0MB)
free = 5242880 (5.0MB)
0.0% used
PS Old Generation
capacity = 83886080 (80.0MB)
used = 73886720 (70.460205078125MB)
free = 10000360 (9.539794921875MB)
88.079102% used
通過這些信息,我們可以了解堆內(nèi)存的分配和使用情況,判斷是否存在內(nèi)存分配不合理或者內(nèi)存泄漏的問題。
(2) 結(jié)合 top -Hp pid、pidstat -p pid -t 和 jstack 查看具體線程狀態(tài)
top -Hp pid:這個(gè)命令用于查看指定進(jìn)程下各個(gè)線程的資源使用情況。比如,執(zhí)行top -Hp 12345,可以看到該 Java 應(yīng)用中每個(gè)線程的 CPU 使用率、內(nèi)存使用率等信息。如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)線程的 CPU 使用率持續(xù)過高,可能是這個(gè)線程存在死循環(huán)或者其他異常情況。
pidstat -p pid -t:pidstat命令可以深入到線程級(jí)別展示資源使用情況。執(zhí)行pidstat -p 12345 -t,會(huì)輸出每個(gè)線程的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)信息,包括線程 ID、% usr(用戶空間占用 CPU 的百分比)、% system(內(nèi)核空間占用 CPU 的百分比)、% CPU(進(jìn)程占用 CPU 的百分比)等。通過這些信息,我們能夠更細(xì)致地了解線程的資源占用情況,找出占用資源較多的線程。
jstack pid:當(dāng)懷疑 Java 應(yīng)用存在死鎖、線程長時(shí)間阻塞等異常情況時(shí),jstack命令就非常有用了。執(zhí)行jstack 12345,會(huì)輸出該 Java 應(yīng)用中所有線程的堆棧信息。我們可以通過分析這些信息,了解每個(gè)線程的執(zhí)行狀態(tài),是否存在死鎖,以及線程在等待哪些資源等。比如,如果在輸出中發(fā)現(xiàn)有多個(gè)線程相互持有對(duì)方需要的鎖,就說明可能發(fā)生了死鎖,需要進(jìn)一步分析代碼,找出死鎖的原因并解決。
3.4堆內(nèi)與堆外內(nèi)存排查
(1)利用 jmap 和相關(guān)工具排查堆內(nèi)內(nèi)存泄露
jmap -histo[:live] pid:使用jmap -histo:live 12345(假設(shè) 12345 是 Java 應(yīng)用的進(jìn)程 ID)命令,可以查看堆內(nèi)存中的對(duì)象數(shù)目、大小統(tǒng)計(jì)直方圖,并且只統(tǒng)計(jì)活對(duì)象。通過分析這些信息,我們可以找出占用內(nèi)存較多的對(duì)象類型。例如,執(zhí)行該命令后,可能會(huì)得到如下輸出:
num #instances #bytes class name
----------------------------------------------
1: 10000 1600000 [C
2: 5000 1200000 java.lang.String
3: 2000 800000 com.example.MyObject
從這個(gè)輸出中,我們可以看到字符數(shù)組[C有 10000 個(gè)實(shí)例,占用 1600000 字節(jié)內(nèi)存;java.lang.String有 5000 個(gè)實(shí)例,占用 1200000 字節(jié)內(nèi)存;com.example.MyObject有 2000 個(gè)實(shí)例,占用 800000 字節(jié)內(nèi)存。如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)自定義對(duì)象的實(shí)例數(shù)量過多,且占用大量內(nèi)存,就需要進(jìn)一步檢查代碼,看是否存在對(duì)象創(chuàng)建過多或者沒有及時(shí)釋放的情況。
(2)生成堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件并分析:除了使用jmap -histo命令,我們還可以通過jmap -dump:live,format=b,file=heapdump.hprof pid命令生成堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件(heap dump)。然后,使用 Memory Analyzer Tool(MAT)等工具打開這個(gè)文件進(jìn)行分析。MAT 可以幫助我們更直觀地查看堆內(nèi)存中的對(duì)象關(guān)系,找出可能存在內(nèi)存泄漏的對(duì)象和引用鏈。比如,在 MAT 中,我們可以使用 “Leak Suspects Report” 功能生成報(bào)告,該報(bào)告通常會(huì)指出可能的內(nèi)存泄漏源以及相關(guān)的對(duì)象信息,幫助我們快速定位問題。
(3)添加參數(shù) -XX:NativeMemoryTracking=detail ,使用 NMT 排查堆外內(nèi)存
- 開啟 NMT:在啟動(dòng) Java 應(yīng)用時(shí),添加-XX:NativeMemoryTracking=detail參數(shù),開啟本地內(nèi)存跟蹤(NMT)功能。例如,在啟動(dòng) Java 應(yīng)用的命令中添加這個(gè)參數(shù):java -XX:NativeMemoryTracking=detail -jar myapp.jar。
- 查看堆外內(nèi)存使用情況:Java 應(yīng)用啟動(dòng)后,可以使用jcmd pid VM.native_memory detail命令查看堆外內(nèi)存的使用情況。其中,pid是 Java 應(yīng)用的進(jìn)程 ID。執(zhí)行該命令后,會(huì)輸出非常詳細(xì)的本地內(nèi)存使用信息,包括各個(gè)內(nèi)存區(qū)域的大小、分配和釋放情況等。例如,輸出中可能會(huì)包含如下信息:
Native Memory Tracking:
Total: reserved=10240MB, committed=8192MB
- Java Heap (reserved=4096MB, committed=4096MB)
(mmap: reserved=4096MB, committed=4096MB)
- Class (reserved=1024MB, committed=512MB)
(classes #10000)
(malloc=128MB #20000)
(mmap: reserved=896MB, committed=384MB)
- Thread (reserved=512MB, committed=256MB)
(thread #50)
(stack: reserved=480MB, committed=240MB)
(malloc=16MB #300)
(arena=16MB #100)
- Code (reserved=1024MB, committed=512MB)
(malloc=128MB #1000)
(mmap: reserved=896MB, committed=384MB)
- GC (reserved=1024MB, committed=512MB)
(malloc=128MB #200)
(mmap: reserved=896MB, committed=384MB)
- Compiler (reserved=256MB, committed=128MB)
(malloc=32MB #100)
(arena=224MB #50)
- Internal (reserved=128MB, committed=64MB)
(malloc=64MB #500)
(mmap: reserved=64MB, committed=0MB)
- Symbol (reserved=64MB, committed=32MB)
(malloc=24MB #1000)
(arena=40MB #50)
- Native Memory Tracking (reserved=32MB, committed=32MB)
(malloc=16MB #100)
(tracking overhead=16MB)
- Arena Chunk (reserved=16MB, committed=16MB)
(malloc=16MB)
通過分析這些信息,我們可以了解堆外內(nèi)存的分配情況,判斷是否存在堆外內(nèi)存泄漏的問題。如果某個(gè)內(nèi)存區(qū)域的committed內(nèi)存持續(xù)增加,而沒有相應(yīng)的釋放操作,就可能存在內(nèi)存泄漏,需要進(jìn)一步深入排查。
四、解決內(nèi)存問題的實(shí)用策略
在排查出內(nèi)存持續(xù)上升的問題后,接下來就需要采取有效的解決策略,讓設(shè)備恢復(fù)流暢運(yùn)行。下面為大家介紹一些實(shí)用的解決方法,從優(yōu)化程序到升級(jí)硬件,從查殺病毒到使用專業(yè)工具,全方位幫助你解決內(nèi)存問題。
4.1優(yōu)化程序與關(guān)閉服務(wù)
在日常使用設(shè)備時(shí),我們常常會(huì)在后臺(tái)運(yùn)行許多程序和服務(wù),這些程序和服務(wù)就像隱藏在幕后的 “內(nèi)存吞噬者”,悄無聲息地消耗著內(nèi)存資源。所以,我們要養(yǎng)成定期檢查后臺(tái)進(jìn)程的習(xí)慣,結(jié)束那些不必要的后臺(tái)進(jìn)程。比如,在 Windows 系統(tǒng)中,我們可以按下 “Ctrl + Shift + Esc” 組合鍵打開任務(wù)管理器,在 “進(jìn)程” 選項(xiàng)卡中,仔細(xì)查看正在運(yùn)行的進(jìn)程。
像一些自動(dòng)更新程序,如軟件的自動(dòng)更新助手,在我們不需要更新軟件時(shí),它們卻在后臺(tái)占用內(nèi)存,我們就可以右鍵點(diǎn)擊這些進(jìn)程,選擇 “結(jié)束任務(wù)”。還有云存儲(chǔ)服務(wù),如百度網(wǎng)盤、騰訊微云等,如果我們沒有進(jìn)行文件上傳或下載操作,也可以暫時(shí)關(guān)閉它們的后臺(tái)進(jìn)程,釋放內(nèi)存。
對(duì)于一些常用軟件,我們還可以對(duì)其進(jìn)行設(shè)置優(yōu)化,以減少內(nèi)存占用。比如,在瀏覽器中,我們可以限制同時(shí)打開的頁面數(shù)量,避免過多的頁面占用大量內(nèi)存。同時(shí),關(guān)閉一些不必要的瀏覽器擴(kuò)展程序,這些擴(kuò)展程序雖然能為我們提供便利,但也會(huì)占用一定的內(nèi)存資源。像一些廣告攔截插件、翻譯插件等,如果我們當(dāng)前不需要使用,就可以將其禁用。
另外,盡量避免同時(shí)運(yùn)行多個(gè)大型應(yīng)用程序,因?yàn)榇笮蛻?yīng)用程序通常對(duì)內(nèi)存的需求較大,多個(gè)大型應(yīng)用同時(shí)運(yùn)行很容易導(dǎo)致內(nèi)存不足。比如,不要在運(yùn)行大型游戲的同時(shí),還打開視頻編輯軟件和大型數(shù)據(jù)庫管理工具,這樣會(huì)讓內(nèi)存不堪重負(fù)。
4.2升級(jí)硬件與調(diào)整虛擬內(nèi)存
如果設(shè)備的內(nèi)存容量過小,增加物理內(nèi)存是最直接有效的方法。對(duì)于電腦來說,我們首先要確定電腦的內(nèi)存插槽數(shù)量和支持的內(nèi)存類型。比如,常見的臺(tái)式電腦主板一般有 2 - 4 個(gè)內(nèi)存插槽,支持 DDR4 或 DDR5 類型的內(nèi)存條。我們可以根據(jù)主板的規(guī)格,購買相同類型和頻率的內(nèi)存條進(jìn)行升級(jí)。在安裝內(nèi)存條時(shí),要確保電腦處于斷電狀態(tài),打開機(jī)箱,將新內(nèi)存條插入空閑的內(nèi)存插槽中,然后開機(jī),檢查電腦是否能夠識(shí)別新內(nèi)存。一般來說,增加內(nèi)存條后,電腦的運(yùn)行速度和多任務(wù)處理能力會(huì)有明顯提升。
除了增加物理內(nèi)存,合理調(diào)整虛擬內(nèi)存的大小也能在一定程度上緩解內(nèi)存壓力。虛擬內(nèi)存是操作系統(tǒng)使用硬盤空間模擬的內(nèi)存,當(dāng)物理內(nèi)存不足時(shí),系統(tǒng)會(huì)將一部分內(nèi)存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到虛擬內(nèi)存中。在 Windows 系統(tǒng)中,我們可以通過以下步驟調(diào)整虛擬內(nèi)存:右鍵點(diǎn)擊 “此電腦”,選擇 “屬性”,在彈出的窗口中點(diǎn)擊 “高級(jí)系統(tǒng)設(shè)置”,在 “系統(tǒng)屬性” 窗口的 “高級(jí)” 選項(xiàng)卡中,點(diǎn)擊 “性能” 區(qū)域的 “設(shè)置” 按鈕,在 “性能選項(xiàng)” 窗口中切換到 “高級(jí)” 選項(xiàng)卡,點(diǎn)擊 “虛擬內(nèi)存” 區(qū)域的 “更改” 按鈕,就可以自定義虛擬內(nèi)存的大小和存放位置。一般建議將虛擬內(nèi)存設(shè)置在非系統(tǒng)盤上,并且根據(jù)物理內(nèi)存的大小來調(diào)整虛擬內(nèi)存的大小。例如,如果物理內(nèi)存是 8GB,可以將虛擬內(nèi)存的初始大小設(shè)置為 8GB 的 1.5 倍,即 12GB,最大值設(shè)置為 24GB 。這樣可以避免虛擬內(nèi)存與系統(tǒng)盤的頻繁讀寫,提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
4.3病毒查殺與安全防護(hù)
惡意軟件是導(dǎo)致內(nèi)存問題的重要原因之一,所以安裝一款可靠的殺毒軟件并及時(shí)更新病毒庫是非常必要的。市面上有許多知名的殺毒軟件,如 360 安全衛(wèi)士、騰訊電腦管家、卡巴斯基等,它們都具有強(qiáng)大的病毒查殺和防護(hù)功能。我們可以根據(jù)自己的需求和喜好選擇一款殺毒軟件進(jìn)行安裝。安裝完成后,要確保殺毒軟件的病毒庫是最新的,因?yàn)樾碌牟《竞蛺阂廛浖粩喑霈F(xiàn),只有及時(shí)更新病毒庫,才能有效地查殺這些惡意軟件。
定期使用殺毒軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面掃描也是必不可少的。在掃描過程中,殺毒軟件會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的所有文件和進(jìn)程進(jìn)行檢查,查找是否存在病毒和惡意軟件。如果發(fā)現(xiàn)病毒,殺毒軟件會(huì)根據(jù)病毒的類型和嚴(yán)重程度進(jìn)行相應(yīng)的處理,如清除病毒、隔離受感染的文件等。一般建議每周至少進(jìn)行一次全面掃描,在下載和安裝新軟件、訪問不明來源的網(wǎng)站后,也應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行掃描,以確保系統(tǒng)的安全,防止惡意軟件占用內(nèi)存,影響系統(tǒng)性能。
4.4修復(fù)系統(tǒng)與更新驅(qū)動(dòng)
系統(tǒng)文件的損壞或丟失可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存管理出現(xiàn)問題,所以我們可以利用系統(tǒng)自帶的修復(fù)工具來修復(fù)系統(tǒng)。在 Windows 系統(tǒng)中,我們可以使用 “系統(tǒng)文件檢查器(SFC)” 工具。按下 “Win + R” 組合鍵打開運(yùn)行對(duì)話框,輸入 “cmd” 并回車,打開命令提示符窗口,在命令提示符窗口中輸入 “sfc /scannow” 命令,然后回車,系統(tǒng)就會(huì)開始掃描并修復(fù)損壞的系統(tǒng)文件。這個(gè)過程可能需要一些時(shí)間,掃描完成后,根據(jù)提示重啟電腦,查看內(nèi)存問題是否得到解決。
另外,更新驅(qū)動(dòng)程序也能解決一些因驅(qū)動(dòng)不兼容導(dǎo)致的內(nèi)存問題。過時(shí)或不兼容的驅(qū)動(dòng)程序可能會(huì)與系統(tǒng)或其他硬件之間產(chǎn)生沖突,導(dǎo)致內(nèi)存占用異常。我們可以通過設(shè)備制造商的官方網(wǎng)站下載最新的驅(qū)動(dòng)程序。比如,對(duì)于顯卡驅(qū)動(dòng),我們可以訪問 NVIDIA 或 AMD 的官方網(wǎng)站,根據(jù)顯卡的型號(hào)和操作系統(tǒng)版本下載相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。下載完成后,運(yùn)行安裝程序,按照提示完成驅(qū)動(dòng)的更新。在更新驅(qū)動(dòng)程序時(shí),要注意備份原有的驅(qū)動(dòng)程序,以便在更新后出現(xiàn)問題時(shí)能夠回滾到原來的驅(qū)動(dòng)版本。
4.5使用內(nèi)存優(yōu)化工具
除了上述方法,我們還可以借助一些專門的內(nèi)存優(yōu)化工具來管理和清理內(nèi)存,提升系統(tǒng)性能。在 Windows 系統(tǒng)中,有一款名為 “RAMMap” 的工具非常實(shí)用,它可以詳細(xì)地顯示內(nèi)存的使用情況,包括各個(gè)進(jìn)程占用的內(nèi)存、內(nèi)存的分配類型等。通過 RAMMap,我們可以直觀地了解系統(tǒng)內(nèi)存的使用狀態(tài),找出占用內(nèi)存較多的進(jìn)程和內(nèi)存分配不合理的地方。
還有一款名為 “CCleaner” 的工具,它不僅可以清理系統(tǒng)垃圾文件,還具有內(nèi)存優(yōu)化功能。運(yùn)行 CCleaner 后,在 “工具” 選項(xiàng)中選擇 “內(nèi)存優(yōu)化”,點(diǎn)擊 “釋放” 按鈕,CCleaner 就會(huì)清理系統(tǒng)中不必要的內(nèi)存緩存,釋放內(nèi)存空間,讓系統(tǒng)運(yùn)行更加流暢。
在手機(jī)上,也有許多內(nèi)存優(yōu)化工具可供選擇。比如 “獵豹清理大師”,它可以深度清理手機(jī)內(nèi)存,關(guān)閉后臺(tái)運(yùn)行的不必要程序,還能清理應(yīng)用程序的緩存和垃圾文件,釋放大量內(nèi)存空間,有效解決手機(jī)內(nèi)存不足和卡頓的問題。還有 “騰訊手機(jī)管家”,它的內(nèi)存清理功能也非常強(qiáng)大,能夠智能識(shí)別并清理占用內(nèi)存的后臺(tái)程序,同時(shí)還具有病毒查殺、騷擾攔截等多種功能,為手機(jī)的安全和性能提供全方位的保障。