深度分析java dump文件

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JVM dump

java內存dump是jvm運行時內存的一份快照，利用它可以分析是否存在內存浪費，可以檢查內存管理是否合理，當發生OOM的時候，可以找出問題的原因。那麼dump文件的內容是什麼樣的呢？我們一步一步來

獲取JVM dump文件

獲取dump文件的方式分為主動和被動

主動方式：

1.利用jmap，也是最常用的方式：jmap -dump:[live],format=b,file=

2.利用jcmd，jcmd GC.heap_dump

3.使用VisualVM，可以界面操作進行dump內存

4.通過JMX的方式

MBeanServer server = ManagementFactory.getPlatformMBeanServer();
HotSpotDiagnosticMXBean mxBean = ManagementFactory.newPlatformMXBeanProxy(server, "com.sun.management:type=HotSpotDiagnostic", HotSpotDiagnosticMXBean.class);
mxBean.dumpHeap(filePath, live);

參考(https://www.baeldung.com/java-heap-dump-capture)

被動方式：

被動方式就是我們通常的OOM事件瞭，通過設置參數-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=

dump文件分析

結構示意圖

結構詳解

dump文件是堆內存的映射，由文件頭和一系列內容塊組成

文件頭

由musk, 版本，identifierSize, 時間4部分組成

1、musk：4個byte，內容為’J’, ‘A’, ‘V’, ‘A’即JAVA

2、version：若幹byte，值有以下三種

” PROFILE 1.0\0″,

” PROFILE 1.0.1\0″,

” PROFILE 1.0.2\0″

3、identifierSize：4個byte數字，值為4或者8，表示一個引用所占用的byte數

4、time：8個byte，dump文件生成時間

java一個類的成員變量有兩種類型

1.基本類型(8種基本類型)，它們占用byte數固定不變，每生成一個對象它們就需要給它們賦初始值，分配空間

2.是引用類型，表示一個對象，在類中隻有一個引用，引用隻是一個數值，所占用的空間大小為identifierSize，被引用對象即將在堆中的另一個地方

例如定義一個類

public class Person {
 private int age;//4個byte
 private String name;//identifierSize個byte
 private double weight;//8個byte
}

當我們在new Person()的時候

它就需要申請一個空間，空間大小為 對象頭大小+4+identifierSize+8個byte

對象大小的測量：

jdk提供一個測試對象占用內存大小的工具Instrumentation，但是Instrumentation沒法直接引用到，需要通過agent來引用到
定義一個Premain類, 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;
    }
}

編寫一個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

定義一個執行類, 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");
        }
    }
}

帶agent執行

java -javaagent:premain.jar PersonTest

結果：

person size:[32]B

class size:[504]B

內容塊

每個塊都是塊頭和塊體組成

塊頭

塊頭由1個byte的塊類型，4個byte的時間time，4個byte的長度表示此內容塊占用byte數
type類型一般有5種，字符串，類，棧楨，棧，及dump塊

1.字符串，由identifierSize個byte的字符串id，後面是(length-identifierSize)個byte的字符串內容(後續對字符串是直接引用的這裡面的id)

2.類，由4個byte的類序列(在棧楨中使用)，identifierSize個byte的類id(解析類的時候用到)，4個byte的序列id(暫未使用),identifierSize個byte的類名id

3.棧楨，由identifierSize個byte的楨id,identifierSize個byte的方法名id,identifierSize個byte的方法標識id，identifierSize個byte的類文件名id,4個byte的類序列，4個byte的行號

4.棧，由4個byte的棧序號，4個byte的線程序號，4個byte的楨數量，後面就是若幹個identifierSize個byte的楨id

5.dump塊就是所有對象的內容瞭，每個對象由1個byte的子類型，和對象內容結成，子類型有6種，gc root, 線程對象，類，對象，基本類型數組，對象數組

gc root

gc root有4種結構，8種類型

1,identifierSize個byte的對象id，類型有SYSTEM_CLASS,BUSY_MONITOR, 及未UNKNOWN

2.identifierSize個byte的對象id，4個byte的線程序列號，類型有NATIVE_STACK，THREAD_BLOCK

3.identifierSize個byte的對象id，4個byte的線程序列號，4個byte的棧楨深度，類型有JAVA_LOCAL，NATIVE_LOCAL

4.identifierSize個byte的對象id，identifierSize個byte的global refId（暫未使用），類型有NATIVE_STATIC

gc root示意圖

gc root為垃圾收集追溯的源頭，每個gc root都指向一個初始對象，無法追溯的對象是要被回收掉的

系統類，隻有classLoader為null的類才是gc root，每個類都是一個gc root
線程棧，線程中方法參數，局部變量都是gc root，每個對象都是一個gc root
系統保留對象，每個對象都是一個gc root

類對象

基本信息

1.identifierSize個byte的類對象id

2.4個byte的棧序列號

3.identifierSize個byte的父類對象id，

4.identifierSize個byte的classLoader對象id，

5.identifierSize個byte的Signer對象id，

6.identifierSize個byte的protection domain對象id，

7.identifierSize個byte的保留id1和id2,

8.4個byte的類實例對象大小，

9.2個byte的常量個數，後面是每個常量的,2個byte的下標，1個byte的常量類型，和若幹個byte的內容，內容根據類型來決定(boolean/byte為1個byte, char/short為2個byte，float/int為4個byte, double/long為8個byte，引用類型為identifierSize個byte)

10.2個byte的靜態變量個數，後面是每個靜態變量的，identifierSize個byte的變量名id, 1個byte的變量類型，和若幹個byte的內容，內容根據類型來決定(見類對象基本信息的第9條)

11.2個byte的成員變量個數，後面是每個成員變量的，identifierSize個byte的變量名id，1個byte的變量類型

說明

（1）類裡面的常量很多地方都沒有用上，所以常量個數一般為0

（2）類的靜態變量的名稱類型及值是放在類對象裡面的，成員變量的名稱和類型也是放在類對象裡面的，但是實例的值是放在實例對象裡面的

實例對象

1、基本信息：

  • identifierSize個byte的實例對象id
  • 4個byte的棧序列號
  • identifierSize個byte的類id
  • 4個byte的占用字節數
  • 實例的變量的值

2、說明：

  • 實例的值為實例對象的成員變量值，順序為當前類的變量值，順序為類對象基本信息中第11條中的順序，
  • 然後是父類的變量值變量的值基本類型都有默認值，引用類型默認值為0，占用字節數(見類對象基本信息的第9條)

基本類型數組

基本信息

  • identifierSize個byte的數組對象id
  • 4個byte的棧序列號
  • 4個byte的數組長度
  • 1個byte的元素類型
  • 元素的值列表

說明

元素的值(見類對象基本信息的第9條)

對象數組

基本信息：

  • identifierSize個byte的數組對象id
  • 4個byte的棧序列號
  • 4個byte的數組長度
  • identifierSize個byte的元素類id
  • 元素的值列表

內存分配

當一個線程啟動的時候，進程會去系統內存生成一個線程棧
每當發生一次方法調用，就會向棧中壓入一個棧楨，當方法調用完之後，棧楨會退出
在運行過程中，如果有對象的new操作的時候，進程會去堆區申請一塊內存
關於運行時內存的詳細情況，可以查找相關的資料

內存回收規則

如果一個對象不能騎過gc root引用可達，那麼這個對象就可能要被回收

對象回收規則包括

實例屬性被實例引用，隻有當實例被回收瞭實例屬性才能被回收(隻針對強引用)

類對象被實例引用，隻有當一個類的所有實例都被回收瞭，類才能被回收類

對象的父類，classLoader對象，signer對象, protection domain對象被類引用，隻有當類被回收瞭，這些才能被回收

局部變量(線程棧中)的作用域為一個大括號

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可以被回收瞭
}//obj 3可以回收瞭
}//obj 2可以被回收瞭

分析工具簡介

分析dump文件，我們可以用jdk裡面提供的jhat工具，執行

jhat xxx.dump

jhat加載解析xxx.dump文件，並開啟一個簡易的web服務，默認端口為7000，可以通過瀏覽器查看內存中的一些統計信息

一般使用方法

瀏覽器打開http:/127.0.0.1:7000

會列出一些功能，包括package下面各個類的概覽，及各個功能導航

點擊頁面的堆內存統計

有一個表格，對象類型，實例個數，實例所占用內存大小，哪種類型的對象占用瞭內存最多一目瞭然

點擊其中認為內存消耗太多的類名查看類詳情

主要展現該類下面各個實例的大小，以及一些鏈接導航

點擊references summary by type

如果某種類型的對象太多，那麼有可能是引用它的那個類的對象太多

基本上一些簡單頁面的查詢，結合原代碼，就可以初步定位內存泄漏的地方

綜上，dump文件結構還是比較簡單的，這對於分析線程的執行情況非常有用，也是每一個Java程序員必須掌握的高級技能之一，你學會瞭嗎？

以上就是深度分析java dump文件的詳細內容，更多關於java dump文件的資料請關註WalkonNet其它相關文章！

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