java内存dump是jvm运行时内存的一份快照，利用它可以分析是否存在内存浪费，可以检查内存管理是否合理，当发生OOM的时候，可以找出问题的原因。那么dump文件的内容是什么样的呢？我们一步一步来
获取JVM dump文件
获取dump文件的方式分为主动和被动
i.主动方式：
利用jmap，也是最常用的方式：jmap -dump:[live],format=b,file=
利用jcmd，jcmd GC.heap_dump
使用VisualVM，可以界面操作进行dump内存
通过JMX的方式
- MBeanServer server = ManagementFactory.getPlatformMBeanServer();
- HotSpotDiagnosticMXBean mxBean = ManagementFactory.newPlatformMXBeanProxy(server, "com.sun.management:type=HotSpotDiagnostic", HotSpotDiagnosticMXBean.class);
- mxBean.dumpHeap(filePath, live);
参考(https://www.baeldung.com/java...
ii.被动方式：
被动方式就是我们通常的OOM事件了，通过设置参数-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=
dump文件分析
结构示意图
结构详解
dump文件是堆内存的映射，由文件头和一系列内容块组成
文件头
由musk, 版本，identifierSize, 时间4部分组成
musk：4个byte，内容为'J', 'A', 'V', 'A'即JAVA
version：若干byte，值有以下三种
- " PROFILE 1.0\0",
- " PROFILE 1.0.1\0",
- " PROFILE 1.0.2\0"
identifierSize：4个byte数字，值为4或者8，表示一个引用所占用的byte数
time：8个byte，dump文件生成时间
说明：java一个类的成员变量有两种类型
- 基本类型(8种基本类型)，它们占用byte数固定不变，每生成一个对象它们就需要给它们赋初始值，分配空间
- 是引用类型，表示一个对象，在类中只有一个引用，引用只是一个数值，所占用的空间大小为identifierSize，被引用对象即将在堆中的另一个地方
例如定义一个类
- public class Person {
- private int age;//4个byte
- private String name;//identifierSize个byte
- private double weight;//8个byte
- }
当我们在new Person()的时候
它就需要申请一个空间，空间大小为 对象头大小+4+identifierSize+8个byte
对象大小的测量：
jdk提供一个测试对象占用内存大小的工具Instrumentation，但是Instrumentation没法直接引用到，需要通过agent来引用到
定义一个Premain类, javac Premain.java
- //Premain.java
- public class Premain {
- public static java.lang.instrument.Instrumentation inst;
- public static void premain(String args, java.lang.instrument.Instrumentation inst) {
- Premain.inst = inst;
- }
- }
编写一个Manifest文件
- manifest.mf
- Manifest-Version: 1.0
- Premain-Class: Premain
- Can-Redefine-Classes: true
- Can-Retransform-Classes: true
打包
- jar -cmf manifest.mf premain.jar Premain.class
定义一个执行类, javac PersonTest.java
- //PersonTest.java
- public class PersonTest {
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- Class clazz = Class.forName("Premain");
- if (clazz != null) {
- Person p = new Person();
- java.lang.instrument.Instrumentation inst = (java.lang.instrument.Instrumentation)clazz.getDeclaredField("inst").get(null);
- System.out.println("person size:[" + inst.getObjectSize(p) + "]B");
- System.out.println("class size:[" + inst.getObjectSize(p.getClass()) + "]B");
- }
- }
- }
带agent执行
- java -javaagent:premain.jar PersonTest
结果：
- person size:[32]B
- class size:[504]B
内容块
每个块都是块头和块体组成
块头
块头由1个byte的块类型，4个byte的时间time，4个byte的长度表示此内容块占用byte数
type类型一般有5种，字符串，类，栈桢，栈，及dump块
- 字符串，由identifierSize个byte的字符串id，后面是(length-identifierSize)个byte的字符串内容(后续对字符串是直接引用的这里面的id)
- 类，由4个byte的类序列(在栈桢中使用)，identifierSize个byte的类id(解析类的时候用到)，4个byte的序列id(暂未使用),identifierSize个byte的类名id
- 栈桢，由identifierSize个byte的桢id,identifierSize个byte的方法名id,identifierSize个byte的方法标识id，identifierSize个byte的类文件名id,4个byte的类序列，4个byte的行号
- 栈，由4个byte的栈序号，4个byte的线程序号，4个byte的桢数量，后面就是若干个identifierSize个byte的桢id
- dump块就是所有对象的内容了，每个对象由1个byte的子类型，和对象内容结成，子类型有6种，gc root, 线程对象，类，对象，基本类型数组，对象数组
gc root
gc root有4种结构，8种类型
- identifierSize个byte的对象id，类型有SYSTEM_CLASS,BUSY_MONITOR, 及未UNKNOWN
- identifierSize个byte的对象id，4个byte的线程序列号，类型有NATIVE_STACK，THREAD_BLOCK
- identifierSize个byte的对象id，4个byte的线程序列号，4个byte的栈桢深度，类型有JAVA_LOCAL，NATIVE_LOCAL
- identifierSize个byte的对象id，identifierSize个byte的global refId（暂未使用），类型有NATIVE_STATIC
gc root示意图
gc root为垃圾收集追溯的源头，每个gc root都指向一个初始对象，无法追溯的对象是要被回收掉的
系统类，只有classLoader为null的类才是gc root，每个类都是一个gc root
线程栈，线程中方法参数，局部变量都是gc root，每个对象都是一个gc root
系统保留对象，每个对象都是一个gc root
类对象
基本信息：
- identifierSize个byte的类对象id
- 4个byte的栈序列号，
- identifierSize个byte的父类对象id，
- identifierSize个byte的classLoader对象id，
- identifierSize个byte的Signer对象id，
- identifierSize个byte的protection domain对象id，
- identifierSize个byte的保留id1和id2,
- 4个byte的类实例对象大小，
- 2个byte的常量个数，后面是每个常量的,2个byte的下标，1个byte的常量类型，和若干个byte的内容，内容根据类型来决定(boolean/byte为1个byte, char/short为2个byte，float/int为4个byte, double/long为8个byte，引用类型为identifierSize个byte)
10. 2个byte的静态变量个数，后面是每个静态变量的，identifierSize个byte的变量名id, 1个byte的变量类型，和若干个byte的内容，内容根据类型来决定(见类对象基本信息的第9条)
11. 2个byte的成员变量个数，后面是每个成员变量的，identifierSize个byte的变量名id，1个byte的变量类型
说明：
（1）类里面的常量很多地方都没有用上，所以常量个数一般为0
（2）类的静态变量的名称类型及值是放在类对象里面的，成员变量的名称和类型也是放在类对象里面的，但是实例的值是放在实例对象里面的
实例对象
基本信息：
- identifierSize个byte的实例对象id
- 4个byte的栈序列号
- identifierSize个byte的类id
- 4个byte的占用字节数
- 实例的变量的值
说明：
- 实例的值为实例对象的成员变量值，顺序为当前类的变量值，顺序为类对象基本信息中第11条中的顺序，然后是父类的变量值
- 变量的值基本类型都有默认值，引用类型默认值为0，占用字节数(见类对象基本信息的第9条)
基本类型数组
基本信息：
- identifierSize个byte的数组对象id
- 4个byte的栈序列号
- 4个byte的数组长度
- 1个byte的元素类型
- 元素的值列表
说明：
- 元素的值(见类对象基本信息的第9条)
对象数组
基本信息：
- identifierSize个byte的数组对象id
- 4个byte的栈序列号
- 4个byte的数组长度
- identifierSize个byte的元素类id
- 元素的值列表
内存分配
当一个线程启动的时候，进程会去系统内存生成一个线程栈
每当发生一次方法调用，就会向栈中压入一个栈桢，当方法调用完之后，栈桢会退出
在运行过程中，如果有对象的new操作的时候，进程会去堆区申请一块内存
关于运行时内存的详细情况，可以查找相关的资料
内存回收规则
如果一个对象不能骑过gc root引用可达，那么这个对象就可能要被回收
对象回收规则包括
- 实例属性被实例引用，只有当实例被回收了实例属性才能被回收(只针对强引用)
- 类对象被实例引用，只有当一个类的所有实例都被回收了，类才能被回收
- 类对象的父类，classLoader对象，signer对象, protection domain对象被类引用，只有当类被回收了，这些才能被回收
- 局部变量(线程栈中)的作用域为一个大括号
- public void test(){
- Object a = new Object();//obj 1
- Object b = new Object();//obj 2
- {
- Object c = new Object();//obj 3
- a = null;//obj 1可以被回收了
- }//obj 3可以回收了
- }//obj 2可以被回收了
分析工具简介
分析dump文件，我们可以用jdk里面提供的jhat工具，执行
- jhat xxx.dump
jhat加载解析xxx.dump文件，并开启一个简易的web服务，默认端口为7000，可以通过浏览器查看内存中的一些统计信息
一般使用方法
浏览器打开http:/127.0.0.1:7000
会列出一些功能，包括package下面各个类的概览，及各个功能导航
点击页面的堆内存统计
有一个表格，对象类型，实例个数，实例所占用内存大小，哪种类型的对象占用了内存最多一目了然
点击其中认为内存消耗太多的类名查看类详情
主要展现该类下面各个实例的大小，以及一些链接导航
点击references summary by type
如果某种类型的对象太多，那么有可能是引用它的那个类的对象太多
基本上一些简单页面的查询，结合原代码，就可以初步定位内存泄漏的地方
综上，dump文件结构还是比较简单的，这对于分析线程的执行情况非常有用，也是每一个Java程序员必须掌握的高级技能之一，你学会了吗？
