DotMemory系列教程一（初识dotmemory）

Posted 2022-12-17 rodean

       为什么写这个dotmemory呢，还是因为之前面试，被血虐。虽然之前看过两遍CLR VIA C#，但是里面讲的CLR知识都是理论说的，自己并没有实际去验证。面试的时候，面试官问了一些内存堆栈和寄存器缓存，内存分配和优化以及gc的一些比较细的问题。被锤了。于是就想通过一些工具看看到底怎么回事，验证一下Clr的内存等等相关的知识。可是十一很多的梯子全被墙了，google用不了，结果百度出来的，根本没这方面知识，唯一有的就只有一篇教程，结果这个教程写的感觉很不走心，对比java的相关方面的内容，随便一查全是，而且写的很细致各种书，真的.net生态差太远。于是有些生气，但是又没办法，毕竟生态还是得靠我们这些搞.net的慢慢努力，于是就准备将官方文档结合我的应城英语翻译一个教程。而且想了下，同事们，自己也写了很多厉害的工具，估计这个dotmemory写完会写一下windbg和同事们自己写的一些工具。

       在本教程中，我们将学习如何使用dotMemory 以及如何获取内存快照。此外，我们将简要介绍dotMemory的用户界面和基本概念。并将以此教程作为您dotMemory的入门教程。

        基本术语 #

      你可能会问：“什么是内存快照，它们有什么作用？”所谓内存快照，就是就是程序运行时，某一个时刻的内存使用和分配情况，类似于把这个时刻的内存相关信息拍了个照。快照的理解都差不多，大家可以类比redis快照来理解。当您使用了DotMemory后，您就会对这些有一定的印象了。

        从内存的角度来看，应用程序的工作包括不断地对新对象分配内存，以及释放应用程序不再使用的对象留下的内存。对象在所谓的托管堆中被一个接一个地分配。基于此，作为一个内存分析器我们有两个基本的操作必须能够做到：

        1）获取内存快照。快照是托管堆的即时映像。每个快照都包含了在单击快照按钮时，应用程序在内存中分配的所有对象的信息。

        2）收集内存交通信息。内存交通显示您分配和释放了多少内存，例如，在两个内存快照之间。这些信息也非常有价值，因为它可以让您了解应用程序内存是如何动态变化的。

       当然，在学习本教程时，您还将了解一些其他术语。但现在这已经足够理解接下来几步的教程了。让我们开始吧！

      示例应用程序 #

    首先，我们需要一个用于分析的应用程序。贯穿这一系列完整的dotMemory教程，我们将使用这同一个C#语言应用程序，作为示例。它模仿了经典的康威生命游戏，你可能知道。如果没有，请查阅维基百科。这不会花费很多时间，但会使教程的理解变得容易得多。所以，在我们开始之前，请从github下载应用程序。下载地址：//TODO：初始版本康威生命游戏

 

        Step 1. 运行DotMemory

       1.至于dotmemory的下载安装，等等本文不再赘述，因为网上已经很多了。打开dotmemory主窗口，现在让我们开始一个分析会话吧。

 

 

 

 

        

     2.在左侧面板上选择“Local”，然后在“Profile Application”中，选择“Standalone”。

     3.现在我们应该在右侧面板中配置分析会话选项。

      1)在右侧面板中，指定您刚下载的康威生命游戏可执行文件的路径

      2）选择“Collect memory allocation and traffic data from start”选项，这个作用是告诉dotmemory在启动应用程序后立即开始收集分配调用堆栈数据。

　 4.单击"Run"按钮以启动会话分析。这将运行我们的应用程序，并在dotmemory中打开一个新的分析标签。

    Step 2. 获取快照

    一旦应用程序运行，我们就可以获得内存快照。在这个操作中最重要的事情是选择合适的时机获取想要的快照。您还记得，快照是应用程序托管堆的即时映像。因此，在拍摄快照之前，首先要做的是使应用程序处于感兴趣的位置。例如，如果我们想查看在生命游戏启动后创建的对象，我们必须在应用程序中执行任何操作之前获取快照。相反，如果我们需要知道哪些对象是动态创建的，则必须在单击应用程序中的“Start”后拍摄快照。

　　1.假设我们需要获取生命游戏运行时分配的对象的信息。因此，单击应用程序中的“Start”按钮，让游戏运行一段时间。

　　2.点击dotmemory中的“Get Snapshot ”按钮。这将捕获快照数据并将快照添加到快照区域。获取快照不会中断这个分析监视的进程，因此允许我们获取其他的快照（可以继续点击 “Get Snapshot”获取其它快照）。

      

       3.关闭康威生命游戏窗口，结束我们刚才的内存分析监视会话。

       4.看看DotMemory。现在，主页面包含了包含基本信息的单个快照。143.90 MBtotal 意味着应用程序总共消耗143.90 MB的内存。这个大小等于Windows任务管理器的" Commit size"：进程请求的内存量。主要包括：

　　1）非托管内存：分配在托管堆之外而不被垃圾收集器管理的内存。一般来说，这是.NETCLR、动态库、图形缓冲区（特别是对使用图形的WPF应用程序特别大）所需的内存，等等。无法在分析器中分析这部分内存。

　　2）.NET total：托管堆中的内存总量，包括空闲内存（要求了但不被应用程序使用的）。

       3）.NET used:应用程序使用了的托管堆中的内存，这是唯一一部分内存，.net能允许你用的.因此，这也是唯一一部分你能在dotmemory这个内存分析器中你能分析的内存。

       请单击快照1链接。让我们更详细地看一下快照。

    Step 3. 认识快照概览 #

     打开快照后，首先看到的是“Inspections”视图。此页显示主要快照热点。

　　您能在这里看到的：

　　1）Largest Size: 该图显示了消耗内存的主要部分的对象类型。

　　2）Largest Retained Size:：这个图表示的意思可以参考博客https://www.jianshu.com/p/aaddf00a1d83，对于gc和可达不可达对象写的很详细。

　　3）String duplicates, Sparse arrays, Event handlers leak：dotmemory通过一些角度，自动的检查快照的大多数通用类型的内存，如果你不知道怎么开始，这些自动检查的结果图就是一个好的入口点。

　　4）Heap Fragmentation:该图显示托管堆段的碎片：Generation 1, 2和大对象堆。.net的GC机制会进行Generation（分代），可以参考博客https://blog.csdn.net/zhang_hui_cs/article/details/86653202，具体可以自己学习，本篇博文毕竟主要说dotmemory

　　让我们继续研究快照并查看它包含的对象：

　　1.单击“Type”按钮。这将按类型对快照中的所有对象进行分组，并显示“按类型分组”视图。

 

     学完了基础概念，现在我们可以熟悉dotmemory用户界面和整个内存分析“全家桶”了。

　Step 4. 内存分析入门 #

       在我们进一步深入之前，让我们先讨论下对象是如何存储在内存中的。这是有必要的，为我们更好地理解dotmemory所展示给你的东西。

　　内存中对象 #

  　　应用程序消耗的内存的大部分被分配给应用程序的对象。对象存储数据并引用其他对象。对象及其引用构成对象图。例如，照片类的对象将存储长值类型的ID字段，以及其他的一些字段（如List<PhotoComment> _comments）。

    class Photo
    
        long _id;
        String _title;
        User _user;
        List<PhotoComment> _comments;
    

  　　

 

　应用程序根 #

 当应用程序需要内存时，.NET的垃圾收集器（GC）决定并删除不再需要的对象。要做到这一点，GC将从根开始， 即静态字段、局部变量和外部句柄，开始对每个对象进行链式的GC搜索。如果不可达对象，则被认为不再需要，并且从内存中删除。在下面的示例中，对象D和F将从内存中移除，因为它们不能从应用程序的根访问到。

 

　　Retention #

　　这里我们来谈谈留用的关键概念。 

　　从根到一个对象的路径可能会穿过许多其他对象。如果对象B的所有路径都通过对象A，那么A是B的支配者。换句话说，B只在A.内存中留用，如果A是被GC的，B也将被GC。这就是为什么每个对象最重要的参数是它留用的对象的大小。在dotMemory中，这个参数称为"Retained bytes"。例如，下面示例中的对象c保留632字节。对象B并非由C独占留用；因此，它不包括在计算中。

 

 

 

 让我们返回到dotmemory，看一看刚才打开的“按类型分组”的视图。此视图当前显示堆中的所有对象，由它们独占留用的内存大小排序。正如你所看到的，主要部分由“System.Windows.Shapes.Ellipse”留用（很明显，这些是我们用来可视化生命细胞游戏的椭圆形状）。该类型的对象留用11871980字节的内存，同时消耗3862600字节。

 

 

　　一旦你熟悉了主要的分析术语，让我们来看看我们如何使用DotMemory。

　　熟悉用户界面 #

      我们想让您把使用DotMemory想象成一种调查，比如某种犯罪调查（用dotMemory进行内存分析）。这里的主要思想是收集数据（一个或多个内存快照），并选择一些嫌疑人（可能导致问题的分析对象）。所以，你从一些嫌疑犯名单开始，逐渐缩小这个名单。一个嫌疑犯可能会把你引向另一个嫌疑犯，以此类推，直到你确定真正的罪犯为止。

　　1.请看DotMemory的左侧窗口。这是一条分析路径，显示了你所有的调查步骤。

           

 

　　分析路径中的每个项目都是您分析的主题。正如您所看到的，您从分析GAMOFLIFE .EXE（步骤步骤1）开始，然后打开快照（1）（步骤2），并要求dotmemory显示堆中的所有对象（对象集所有对象）。即使是一个很小的应用程序也会创建许多对象，因此尝试分别分析每个对象将不会非常搞笑。这就是为什么你在使用dotmemory中分析的主要主题是通过所谓的对象集。

　　对象集是由特定条件选择的多个对象。为了便于理解，可以将对象集看作某个查询的结果（非常类似于sql查询）。例如，您可以告诉dotMemory，比如“选择SomeCall（）创建的所有对象,或者“选择由实例A留存在内存中的所有对象”等等。

　　2.每个对象集可以从不同的视角被视作视图。看看屏幕。您看到的视图称为“按类型分组”，它显示按类型分组的集合中对象的简单列表。其他视图可以显示有关选定集的其他信息。您可以使用屏幕顶部的按钮轻松更改视图：

　　如上所述，你分析的每一个主题可能会引导你进入另一个主题。例如，我们看到System.Windows.Shapes.Ellipse类保留了大部分内存，我们想知道创建这些椭圆的方法是什么。让我们看看它。

       3.双击System.Windows.Shapes.Ellipse或打开这些对象的上下文菜单（单击鼠标右键），然后选择“Open this object set”。

      4.选中“Back Traces”视图

　　该视图表明，我们的椭圆起源于Grid.InitCellsVisuals() 这个方法。请注意，分析路径现在还包含一个步骤：按system.windows.shapes.elliple类型分组。