手把手：Java内存泄漏分析Memory Analyzer Tool

Posted 2021-05-20 IT牧场

阅读文本大概需要3分钟。

注：本文基于JDK 7，对于其他JDK版本用法也是类似的。

一个大型的Java项目也许从开发到测试结束并可能不能未发现一些重大的问题，但是在生产环境中还是会出现一些非常棘手的问题，如内存泄漏直接导致服务宕机，遇到这样的问题对于一个经验尚浅的开发人员来说难度非常大，好的一点是JVM 能够记录下问题发生时系统的部分运行状态，并将其存储在堆转储 (Heap Dump) 文件中，从而为我们分析和诊断问题提供了重要的依据。要生存Heap Dump文件的前提是需要在服务的启动脚本添加一些jvm参数。

接下来将讲解如何生产Heap Dump文件到如何使用Memory Analyzer Tool分析Heap Dump文件。Memory Analyzer Tool是一款“傻瓜式“的堆转储文件分析工具，通过该工具可以生成一个专业的分析报告，从而准确的定位到问题的所在位置。

1、安装 Memory Analyzer Tool

方式一：直接从官网下载程序包 http://www.eclipse.org/mat/downloads.php，解压可直接使用。

方式三：Eclipse 的可插拔式插件安装方式

2、配置环境参数

为了更有效率的使用Memory Analyzer Tool，还需要做一些配置工作。因为通常而言，分析一个堆转储文件需要消耗很多的堆空间，为了保证分析的效率和性能，在有条件的情况下，建议分配给 Memory Analyzer Tool尽可能多的内存资源。可以采用如下两种方式来分配内存更多的内存资源给 Memory Analyzer Tool 。

方式一：修改启动参数 MemoryAnalyzer.exe -vmargs -Xmx4g

方式二：编辑文件 MemoryAnalyzer.ini，在里面添加类似信息 -vmargs – Xmx4g

3、如何获得堆转储文件

方式一：在Eclipse中配置JVM启动参数 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

方式二：通过JDK自带的工具jmap，jconsole来获得一个堆转储文件

这里使用方式一来获得

Java中OutOfMemoryError(内存溢出)的三种情况及解决办法

在解决java内存溢出问题之前，需要对jvm（java虚拟机）的内存管理有一定的认识。jvm管理的内存大致包括三种不同类型的内存区域：PermanentGeneration space（永久保存区域）、Heap space(堆区域)、JavaStacks(Java栈）。其中永久保存区域主要存放Class（类）和Meta的信息，Class第一次被Load的时候被放入PermGenspace区域，Class需要存储的内容主要包括方法和静态属性。堆区域用来存放Class的实例（即对象），对象需要存储的内容主要是非静态属性。每次用new创建一个对象实例后，对象实例存储在堆区域中，这部分空间也被jvm的垃圾回收机制管理。而Java栈跟大多数编程语言包括汇编语言的栈功能相似，主要基本类型变量以及方法的输入输出参数。Java程序的每个线程中都有一个独立的堆栈。容易发生内存溢出问题的内存空间包括：PermanentGeneration space和Heap space。

第一种OutOfMemoryError：PermGenspace

发生这种问题的原意是程序中使用了大量的jar或class，使java虚拟机装载类的空间不够，与PermanentGeneration space有关。解决这类问题有以下两种办法：

1、增加java虚拟机中的XX:PermSize和XX:MaxPermSize参数的大小，其中XX:PermSize是初始永久保存区域大小，XX:MaxPermSize是最大永久保存区域大小。如针对tomcat，在catalina.sh或catalina.bat文件中一系列环境变量名说明结束处（大约在70行左右） 增加一行：

JAVA_OPTS=" -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=128m"

第二种OutOfMemoryError：Java heap space

发生这种问题的原因是java虚拟机创建的对象太多，在进行垃圾回收之间，虚拟机分配的到堆内存空间已经用满了，与Heapspace有关。解决这类问题有两种思路：

1、检查程序，看是否有死循环或不必要地重复创建大量对象。找到原因后，修改程序和算法。

2、增加Java虚拟机中Xms（初始堆大小）和Xmx（最大堆大小）参数的大小。如：set JAVA_OPTS= -Xms256m-Xmx1024m

第三种OutOfMemoryError：unable to create new nativethread

这种错误在Java线程个数很多的情况下容易发生

4、实例分析
编写例子获取Heap Dump文件

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

public class HeapDumpMain {

    static class OOMHeapDumpObject{
        String str ="1234567890";
    }

    public static void main(String[] args) {
        List<OOMHeapDumpObject> ooms = new ArrayList<OOMHeapDumpObject>();
        while (true) {
            ooms.add(new OOMHeapDumpObject());
        }
    }

}

Eclipse中VM参数配置如下

-Xms20m -Xmx20m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

运行示例代码即可生成Heap Dump文件

一般在项目的当目前目录下

运行Memory Analyzer Tool（个人比较喜欢独立运行的Memory Analyzer Tool）

报告分析

内存使用整体情况

直接点击下方的 Reports->Leak Suspects 链接来生成报告，查看导致内存泄露的罪魁祸首

从图上可以清晰地看到一个可疑对象消耗了系统近 98% 的内存。再往下看饼图下方文字简短描述了大量的内存是由属于Object实例的对象所消耗的，system class loader 负责加载这个对象。也许从这里还不能找出内存泄漏的具体原因，接着往下看。点击下图标志的地方

可以看到如下

备注：

Shallow Heap 为对象自身占用的内存大小，不包括它引用的对象。

Retained Heap 为当前对象大小 + 当前对象可直接或间接引用到的对象的大小总和

在这张图上可以清楚的看到，这个对象集合中保存了大量 OOMHeapDumpObject 对象的引用，就是它导致的内存泄露。这时就需要排查程序中为什么会创建这么多OOMHeapDumpObject 对象，然后解决问题。

参考：

https://www.jianshu.com/p/fc0e9e0a3ef2

https://my.oschina.net/feinik/blog/874023#comments

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References

[1] 开源定义: http://opensource.org/docs/osd
[2] 开源项目: https://www.jetbrains.com/store/license_opensource.html
[3] 许可协议: https://www.jetbrains.com/store/license_opensource.html

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