使用Eclipse Memory Analyzer Tool（MAT）分析故障

Posted 2021-02-13 Runner_Jack

   Eclipse Memory Analyzer Tool（MAT）是一个强大的基于Eclipse的内存分析工具，可以帮助我们找到内存泄露，减少内存消耗。

    工作中经常会遇到一些内存溢出、内存泄露等问题，同时还可能导致CPU使用率也很高，因为在频繁的进行GC垃圾回收，这时候就需要分析导致问题的原因，MAT是一个比较好用的工具，但刚开始使用时对于其提供的一些功能还是不太了解，故在此总结一下个人觉得比较有用的一些MAT相关概念，其它功能暂时还未用到或者还没有理解使用方法，后续再补充。

 

    以下是本文的目录大纲：

    视图 & 功能

        1、Overview

        2、Histogram视图

        3、Dominator Tree（支配树）视图

        4、Group分组功能

        5、Thread Overview

        6、List objects

        7、Paths to GC Roots（从对象到GC Roots的路径） & Merge Shortest Paths to GC roots（从GC Roots到对象的共同路径）

        8、Leak Suspects Report（内存泄露报告）

 

    若有不正之处请多多谅解，欢迎批评指正、互相讨论。

    请尊重作者劳动成果，转载请标明原文链接：

    http://www.cnblogs.com/trust-freedom/p/6744948.html 

视图 & 功能

1、Overview

通过 File > Open Heap Dump... 打开dump文件，最先展示就是Overview概述界面，可以对Heap Dump有一个大致的了解，并提供了一些视图、报告的入口，这些视图、报告都对分析Heap Dump很有帮助，后续会介绍。

鼠标移动到饼图某个区域上方，在左侧会看到对象的详细信息，如左上方的 Inspector 展示了如：对象hashcode、类名、包名、Class类对象、父类、类加载器、shallow size、retained size、GC root类型。左下方展示了对象的一些属性信息、类层级信息。

2、Histogram视图

以下方式可以打开Histogram柱状图：

（1）点击Overview页面Actions区域内的“Histogram视图”链接

（2）点击工具栏的“histogram按钮”

Histogram视图：

 

该视图以Class类的维度展示每个Class类的实例存在的个数、 占用的 [Shallow内存] 和 [Retained内存] 大小，可以分别排序显示。

从Histogram视图可以看出，哪个Class类的对象实例数量比较多，以及占用的内存比较大，Shallow Heap与Retained Heap的区别会在后面的概念介绍中说明。

不过，多数情况下，在Histogram视图看到实例对象数量比较多的类都是一些基础类型，如char[]（因为其构成了String）、String、byte[]，所以仅从这些是无法判断出具体导致内存泄露的类或者方法的，可以使用 List objects 或 Merge Shortest Paths to GC roots 等功能继续钻取数据。如果Histogram视图展示的数量多的实例对象不是基础类型，是有嫌疑的某个类，如项目代码中的bean类型，那么就要重点关注了。

3、Dominator Tree（支配树）视图

以下方式可以打开Dominator Tree视图：

（1）点击Overview页面Actions区域内的“Dominator Tree视图”链接

（2）点击工具栏的“Dominator Tree按钮” ，为整个堆打开一个支配树视图

Dominator Tree（支配树）视图：

 

该视图以实例对象的维度展示当前堆内存中Retained Heap占用最大的对象，以及依赖这些对象存活的对象的树状结构

视图中展示了实例对象名、Shallow Heap大小、Retained Heap大小、以及当前对象的Retained Heap在整个堆中的占比

点开Dominator Tree实例对象左侧的“+”，会展示出下一层（next level），当所有引用了当前实例对象的引用都被清除后，下一层列出的objects就会被垃圾回收

这也阐明了“支配”的含义：父节点的回收会导致子节点也被回收，即因为父节点的存在使得子节点存活

Dominator Tree支配树可以很方便的找出占用Retained Heap内存最多的几个对象，并表示出某些objects的是因为哪些objects的原因而存活，在之后的 Dominator Tree概念 部分会对支配树做更详细的说明和举例

4、Group分组功能

使用Group分组功能的方法是，在 Histogram视图 和 Domiantor Tree视图时，点击工具栏的 Group result by...

可以选择以另一种分组方式显示（默认是No Grouping(objects)，即以对象维度分组）

例如在Histogram视图 或 Dominator Tree视图，选择Group by package，可以更好地查看具体是哪个包里的类占用内存大，也很容易定位到自己的应用程序

5、Thread Overview

Thread视图的入口，在工具栏上：

 

Thread Overview：

 

在Thread Overview视图可以看到：线程对象/线程栈信息、线程名、Shallow Heap、Retained Heap、类加载器、是否Daemon线程等信息

在分析内存Dump的MAT中还可以看到线程栈信息，这本身就是一个强大的功能，类似于jstack命令的效果

而且还能结合内存Dump分析，看到线程栈帧中的本地变量，在左下方的对象属性区域还能看到本地变量的属性，真的很方便

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public class TestThreadOverview {     private String str1 = "str1";     private String str2 = "str2";       public static void main(String[] args) {         TestThreadOverview test = new TestThreadOverview();                   String local_str = "local_str";                   LockSupport.park();     } }

在上面代码的Heap Dump分析中，可以看到线程调用栈的信息，以及main线程的 本地变量TestThreadOverview 和 字符串local_str 的信息

 　　

上图中第一个框起来的部分是 new TestThreadOverview()对象（代码第6行），TestThreadOverview对象有两个属性str1、str2

第二个框起来的部分是main方法中的字符串变量local_str（代码第8行）

结合左侧的对象属性区域，可以更方便的看清线程中对象的具体情况

6、List objects

在 Histogram 或 Dominator Tree视图，想要看某个条目（对象/类）的引用关系图，可以使用 List objects 功能

（1）选择一个条目后，点击工具栏的 Query Browser > List objects，选择 with outgoing references 或 with incoming references

（2）直接在某个条目上点击右键，也可以选择到List object

 

List objects --> with outgoing references ：查看当前对象持有的外部对象引用（在对象关系图中为从当前对象指向外的箭头）

List objects --> with incoming references ：查看当前对象被哪些外部对象所引用（在对象关系图中为指向当前对象的箭头）

例如上面Thread Overview的例子代码中，查看main方法中第6行中的

TestThreadOverview test = new TestThreadOverview();

outgoing references查询结果为：

　　

可以看到TestThreadOverview对象存在3个引用，第一个是TestThreadOverview的Class类对象，因为所有Java类都继承自java.lang.Object，所以都有class对象的引用，后两个是成员变量str1、str2

即列出了当前main方法中的局部变量TestThreadOverview所持有的所有外部对象引用

incoming references查询结果为：

可以看到TestThreadOverview是main线程的一个本地局部变量，main线程本身还是一个GC root，而main线程在某个ThreadGroup中

7、Paths to GC Roots（从对象到GC Roots的路径） & Merge Shortest Paths to GC roots（从GC Roots到对象的共同路径）

Paths to GC Roots ：从当前对象到GC roots的路径，这个路径解释了为什么当前对象还能存活，对分析内存泄露很有帮助，这个查询只能针对单个对象使用

Merge Shortest Paths to GC roots ：从GC roots到一个或一组对象的公共路径

 

Path to GC roots 和 Merge shortest Paths to GC roots 这两个查询都有很多选项，如：

 

意思是在查询到GC root的路径时，是包含所有引用，还是排除一些类型的引用（如软引用、弱引用、虚引用），从GC角度说，一个对象无法被GC，一定是因为有强引用存在，其它引用类型在GC需要的情况下都是可以被GC掉的，所以可以使用 exclude all phantom/weak/soft etc. references 只查看GC路径上的强引用

 

Path to GC roots 和 Merge shortest Paths to GC roots 的入口和 List objects一样，可以从工具栏的 Query Browser 进入，或者在条目上直接点击右键进入

需要注意的是，Paths to GC roots是针对单个对象的，故在Histogram视图无法使用，因为Histogram视图是针对类的，只能使用Merge shortest Paths to GC roots查询

8、Leak Suspects Report（内存泄露报告）

使用MAT打开一个Dump文件时，会弹出向导窗口，保持默认选项，点Finish，就会导向 Leak Suspects内存泄露报告页面

如果打开Dump时跳过了的话，也可以从其它入口进入，如

（1）工具栏上的 Run Expect System Test > Leak Suspects

（2）Overview页面的Reports部分

 

Leak Suspects 是MAT帮我们分析的可能有内存泄露嫌疑的地方，可以体现出哪些对象被保持在内存中，以及为什么它们没有被垃圾回收

MAT提供了一个很贴心的功能，将报告的内容压缩打包到一个zip文件，并放在原始堆转储文件的目录下，一般命名为“xxx_Leak_Suspects.zip”，xxx是dump文件的名字，如果需要和同事一起分析这个内存问题的话，只需要把这个小小的zip包发给他就可以了，不需要把整个堆文件发给他。并且整个报告是一个html格式的文件，用浏览器就可以轻松打开

内存泄露的概念： 1、内存泄露的这些对象是从GC root可达的，从GC root存在通路可以与其相连 2、这些对象是无用的，即程序以后不会再使用这些对象 至于怎么定义程序不会再使用的对象，那就要看具体的程序逻辑了，说白了内存泄露就是该回收的内存没有被回收

 

下面用一个例子分析如何使用Leak Suspects Report内存泄露报告

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public class OOMHeapTest {     public static void main(String[] args){         oom();     }           private static void oom(){         Map<String, OOMBean> map = new HashMap<String, OOMBean>();         Object[] array = new Object[1000000];         for(int i=0; i<1000000; i++){             String d = new Date().toString();             OOMBean o = new OOMBean(d, i);             map.put(i+"_oom", o);             array[i] = o;         }     } }

上面的代码中创建了很多OOMBean，并放入了Map和数组中，由于是强引用，在主线程运行结束前，GC自然不会回收，一直到内存溢出。

在运行前设置一些VM参数：-Xms2m  -Xmx2m  -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

以便程序可以OutOfMemory，并在发生内存溢出时自动生成内存快照

程序运行一会儿后，控制台打印

java_pid10160.hprof 就是内存dump，可以在OOMHeapTest类所在工程的根目录下找到

 

Leak Suspects：

MAT工具分析了heap dump后在界面上非常直观的展示了一个饼图，该图深色区域被怀疑有内存泄漏，可以发现整个heap才6.8M内存，深色区域就占了92.11%。接下来是一个简短的描述，告诉我们main线程占用了大量内存，并且明确指出system class loader加载的“java.lang.Thread”实例有内存聚集，并建议用关键字“java.lang.Thread”进行检查。在下面还有一个“Details”链接，可以查看明细信息。

Details明细：

Details的最开始是Description描述，和前一个页面对内存泄露嫌疑点的描述一致，下面有一些与怀疑的内存泄露点关联的查询结果展示，是分析报告中认为可能会存在问题，协助我们深入分析问题根源的，具体如下：

（1）Shortest Paths To the Accumulation Point

 

实际上展开的视图是当前对象“java.lang.Thread @ 0xffc59ab0 main”的 Path to GC roots，即到GC roots的路径，点击标题右侧的按钮可以在另一窗口打开

这个视图的作用是可以分析是由于和哪个GC root相连导致当前Retained Heap占用相当大的对象无法被回收

由于是分析内存泄露的报告，找到导致当前对象无法被回收的GC roots，分析这些GC roots是否合理，是有必要的

但本例中由于main线程本身就是GC root，故只有一条数据

（2）Accumulated Objects in Dominator Tree

这个视图以对象的维度展示了以当前对象“java.lang.Thread @ 0xffc59ab0 main”为根的 Dominator Tree支配树，可以方便的看出受当前对象“支配”的对象中哪个占用Retained Heap比较大

观察Accumulated Objects部分，java.lang.Object[1000000]实例 和 java.util.HashMap 和 的Retained Heap(Size)最大，Retained Heap代表从该类实例沿着reference chain往下所能收集到的其他类实例的Shallow Heap(Size)总和，所以明显类实例都聚集在HashMap和Object数组中了

在Accumulated Objects视图中，Retained heap占用最多的是HashMap和object数组，为啥它们会占用这么大的heap呢？这个时候需要分析HashMap和object数组中存放了一些什么对象？接着往下看 Accumulated Objects by Class in Dominator Tree

（3）Accumulated Objects by Class in Dominator Tree

 

这个视图实际上是展示了以当前对象“java.lang.Thread @ 0xffc59ab0 main”为根的 Dominator Tree支配树，并以Class类分组

可以看到 OOMBean类 的实例最多，有11786个，程序中确实是在循环创建OOMBean实例，并放入object数据和HashMap中

这样就可以确定Heap占用大时由于OOMBean类的实例创建的太多的原因了

（4）Thread Detail

Detail明细的最后由于当前怀疑泄露点为main Thread线程对象，故展示了线程明细信息，调用栈信息，对分析内存溢出的发生位置很有帮忙