JVM性能分析工具之-- Eclipse Memory Analyzer tool(MAT)

Posted 2021-04-26 程序猿技术大咖

前言

在本文中，将介绍MAT如何根据heapdump分析泄漏根源。由于测试范例可能过于简单，很容易找出问题，但我期待借此举一反三。

一开始不得不说说ClassLoader，本质上，它的工作就是把磁盘上的类文件读入内存，然后调用Java.lang.ClassLoader.defineClass方法告诉系统把内存镜像处理成合法的字节码。Java提供了抽象类ClassLoader，所有用户自定义类装载器都实例化自ClassLoader的子类。systemclass loader在没有指定装载器的情况下默认装载用户类，在Sun Java 1.5中既sun.misc.Launcher$AppClassLoader。更详细的内容请参看下面的资料。

准备heap dump
请看下面的Pilot类，没啥特殊的。

/**
 * Pilot class
 * @author rosen jiang
 */
package org.rosenjiang.bo;

public class Pilot{
    
    String name;
    int age;
    
    public Pilot(String a, int b){
        name = a;
        age = b;
    }
}

然后再看OOMHeapTest类，它是如何撑破heapdump的。

/**
 * OOMHeapTest class
 * @author rosen jiang
 */
package org.rosenjiang.test;

import java.util.Date;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import org.rosenjiang.bo.Pilot;

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

是的，上面构造了很多的Pilot类实例，向数组和map中放。由于是StrongRef，GC自然不会回收这些对象，一直放在heap中直到溢出。当然在运行前，先要在Eclipse中配置VM参数-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError。好了，一会儿功夫内存溢出，控制台打出如下信息。

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
Dumping heap to java_pid3600.hprof 
Heap dump file created [78233961 bytes in 1.995 secs]
Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

java_pid3600.hprof既是heap dump，可以在OOMHeapTest类所在的工程根目录下找到。

 

MAT安装

话分两头说，有了heap dump还得安装MAT。

MAT支持两种安装方式，一种是“独立版本”，用户不必安装 EclipseIDE 环境，MAT 作为一个独立的 EclipseRCP 应用运行；另一种是“插件版本”，也就是说MAT 可以作为 EclipseIDE 的一个插件，和Eclipse开发平台集成。

下载的zip包，解压即可使用。下载页图示如下：

与eclipse IDE集成安装过程，可参看以下文章：

http://www.ibm.com/developerworks/cn/opensource/os-cn-ecl-ma/index.html

安装完成后，为了更有效率的使用 MAT，我们可以配置一些环境参数。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，我们会建议分配给 MAT 尽可能多的内存资源。你可以采用如下两种方式来分配内存更多的内存资源给 MAT。

一种是修改启动参数 MemoryAnalyzer.exe-vmargs -Xmx4g

另一种是编辑文件 MemoryAnalyzer.ini，在里面添加类似信息 -vmargs– Xmx4g。

说明：

1. MemoryAnalyzer.ini中的参数一般默认为-vmargs– Xmx1024m，这就够用了。假如你机器的内存不大，改大该参数的值，会导致MemoryAnalyzer启动时，报错:Failed to create the Java Virtual Machine。

2.当你导出的dump文件的大小大于你配置的1024m（说明1中，提到的配置：-vmargs– Xmx1024m），MAT输出分析报告的时候，会报错：An internal error occurred during: "Parsing heap dump from XXX”。适当调大说明1中的参数即可。

至此，MAT 就已经成功地安装配置好了，在Eclipse的左上角有Open Heap Dump按钮，按照刚才说的路径找到java_pid3600.hprof文件并打开。

先检查一下 MAT生成的一系列文件：（截图来自另一个例子）

可以看到 MAT工具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，并把它存放到原始堆转储文件的存放目录下，这样如果您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。

使用MAT打开dump文件，等待一会后，会弹出向导界面，保持默认设置，直接点Finish即是分析内存泄露问题。在点击Finish后，会出现overview界面，您可以点击工具栏上的 Leak Suspects 菜单项来生成内存泄露分析报告，也可以直接点击饼图下方的 Reports->Leak Suspects链接来生成报告。如图：

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64M内存，深色区域就占了99.5%。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。所以，MAT通过简单的两句话就说明了问题所在，就算使用者没什么处理内存问题的经验。在下面还有一个"Details"链接，在点开之前不妨考虑一个问题：为何对象实例会聚集在内存中，为何存活（而未被GC）？是的——Strong Ref，那么再走近一些吧。如图：


点击了"Details"链接之后，除了在上一页看到的描述外，还有Shortest Paths To the Accumulation Point和Accumulated Objects部分，这里说明了从GC root到聚集点的最短路径，以及完整的reference chain。观察Accumulated Objects部分，java.util.HashMap和java.lang.Object[1000000]实例的retained heap(size)最大，在上一篇文章中我们知道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。这里我们发现一个有趣的现象，既Object数组的shallow heap和retained heap竟然一样，通过Shallow and retained sizes一文可知，数组的shallow heap和一般对象（非数组）不同，依赖于数组的长度和里面的元素的类型，对数组求shallow heap，也就是求数组集合内所有对象的shallow heap之和。好，再来看org.rosenjiang.bo.Pilot对象实例的shallow heap为何是16，因为对象头是8字节，成员变量int是4字节、String引用是4字节，故总共16字节。

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，来到了Accumulated Objects by Class区域，顾名思义，这里能找到被聚集的对象实例的类名。org.rosenjiang.bo.Pilot类上头条了，被实例化了290,325次，再返回去看程序，我承认是故意这么干的。还有很多有用的报告可用来协助分析问题，只是本文中的例子太简单，也用不上。

为了更多的了解MAT的功能，再举一些例子（不提供对应的代码）：

例子二：

通过MAT发现heap dump问题所在，就需要寻找导致内存泄漏的代码点。这时往往需要打开对象依赖关系树形视图，点击如图按钮即可。 

这时会看到如下视图：

例子三：

如何查看某一个对象占用的内存空间 
1.按以下方式打开新窗口即可 ，如图：

2.输入类名（输入类的全名） ，如图：