Java内存分析工具

openkk 9年前

Java运行时数据区包含:Method area, heap,java stacks, pc register,native method stacks
有些内存块在程序所有内存中共享 (Method area, heap),有些只对单个线程有效 (java stacks, pc register,native method stacks)。

转载http://tech.ifeng.com/internet/detail_2011_03/08/5022006_0.shtml
业界有很多强大的java profile的工具,比如Jporfiler,yourkit,这些收费的东西我就不想说了,想说的是,其实java自己就提供了很多内存监控的小工具,下面列举的工具只是一小部分,仔细研究下jdk的工具,还是蛮有意思的呢:)

1.gc日志输出
在 jvm启动参数中加入 -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimestamps -XX:+PrintGCApplicationStopedTime,jvm将会按照这些参数顺序输出gc概要信息,详细信息,gc时间信息,gc造成 的应用暂停时间。如果在刚才的参数后面加入参数 -Xloggc:文件路径,gc信息将会输出到指定的文件中。其他参数还有-verbose:gc和 -XX:+PrintTenuringDistribution等。

2:jconsole
jconsole是jdk自带的一个内存分析工具,它提供了图形界面。可以查看到被监控的jvm的内存信息,线程信息,类加载信息,MBean信息。
jconsole 位于jdk目录下的bin目录,在windows下是jconsole.exe,在unix和linux下是jconsole.sh,jconsole可 以监控本地应用,也可以监控远程应用。 要监控本地应用,执行jconsole pid,pid就是运行的java进程id,如果不带上pid参数,则执行jconsole命令后,会看到一个对话框弹出,上面列出了本地的java进 程,可以选择一个进行监控。如果要远程监控,则要在远程服务器的jvm参数里加入一些东西,因为jconsole的远程监控基于jmx的,关于 jconsole详细用法,请见专门介绍jconsle的文章,我也会在博客里专门详细介绍jconsole。

3:jviusalvm
在JDK6 update 7之后,jdk推出了另外一个工具:jvisualvm,java可视化虚拟机,它不但提供了jconsole类似的功能,还提供了jvm内存和cpu实 时诊断,还有手动dump出jvm内存情况,手动执行gc。 和jconsole一样,运行jviusalvm,在jdk的bin目录下执行jviusalvm,windows下是 jviusalvm.exe,linux和unix下是jviusalvm.sh。

4:jmap
jmap是jdk自带的jvm内存分析的工具,位于jdk的bin目录。jdk1.6中jmap命令用法:
Usage:
jmap -histo(to connect to running process and print histogram of java object heap
jmap -dump:(to connect to running process and dump java heap)
dump-options:format=b binary default
file= dump heap to
Example: jmap -dump:format=b,file=heap.bin
jmap -histo 在屏幕上显示出指定pid的jvm内存状况。以我本机为例,执行该命令,屏幕显示:
num #instances #bytes class name
----------------------------------------------
1: 24206 2791864
2: 22371 2145216 [C
3: 24206 1940648
4: 1951 1364496
5: 26543 1282560
6: 6377 1081744 [B
7: 1793 909688
8: 1471 614624
9: 14581 548336 [Ljava.lang.Object;
10: 3863 513640 [I
11: 20677 496248 java.lang.String
12: 3621 312776 [Ljava.util.HashMap$Entry;
13: 3335 266800 java.lang.reflect.Method
14: 8256 264192 java.io.ObjectStreamClass$WeakClassKey
15: 7066 226112 java.util.TreeMap$Entry
16: 2355 173304 [S
17: 1687 161952 java.lang.Class
18: 2769 150112 [[I
19: 3563 142520 java.util.HashMap
20: 5562 133488 java.util.HashMap$Entry
Total 239019 17140408
为了方便查看,我删掉了一些行。从上面的信息很容易看出,#instance指的是对象数量,#bytes指的是这些对象占用的内存大小,class name指的是对象类型。
再看jmap的dump选项,这个选项是将jvm的堆中内存信息输出到一个文件中,在我本机执行
jmap -dump:file=c:\dump.txt 340
注 意340是我本机的java进程pid,dump出来的文件比较大有10几M,而且我只是开了tomcat,跑了一个很简单的应用,且没有任何访问,可以 想象,大型繁忙的服务器上,dump出来的文件该有多大。需要知道的是,dump出来的文件信息是很原始的,绝不适合人直接观看,而jmap -histo显示的内容又太简单,例如只显示某些类型的对象占用多大内存,以及这些对象的数量,但是没有更详细的信息,例如这些对象分别是由谁创建的。那 这么说,dump出来的文件有什么用呢?当然有用,因为有专门分析jvm的内存dump文件的工具。

5:jhat
上 面说了,有很多工具都能分析jvm的内存dump文件,jhat就是sun jdk6及以上版本自带的工具,位于jdk的bin目录,执行 jhat -J -Xmx512m [file] ,file就是dump文件路径。jhat内置一个简单的web服务器,此命令执行后,jhat在命令行里显示分析结果的访问地址,可以用-port选项 指定端口,具体用法可以执行jhat -heap查看帮助信息。访问指定地址后,就能看到页面上显示的信息,比jmap -histo命令显示的丰富得多,更为详细。

6:eclipse内存分析器
上 面说了jhat,它能分析jvm的dump文 件,但是全部是文字显示,eclipse memory analyzer,是一个eclipse提供用于分析jvm 堆dump的插件,网址为 http://www.eclipse.org/mat ,它的分析速度比jhat快,分析结果是图形界面显示,比jhat的可读性更高。其实jvisualvm也可以分析dump文件,也是有图形界面显示的。

7:jstat
如 果说jmap倾向于分析jvm内存中对象信息的话,那么jsta就是倾向于分析jvm内存的gc情况。都是jvm内存分析工具,但显然,它们是从不同维度 来分析的。jsat常用的参数有很多,如 -gc,-gcutil,-gccause,这些选项具体作用可查看jsat帮助信息,我经常用-gcutil,这个参数的作用不断的显示当前指定的 jvm内存的垃圾收集的信息。
我在本机执行 jstat -gcutil 340 10000,这个命令是每个10秒钟输出一次jvm的gc信息,10000指的是间隔时间为10000毫秒。屏幕上显示如下信息(我只取了第一行,因为是按的一定频率显示,所以实际执行的时候,会有很多行):
S0 S1 E O P YGC YGCT FGC FGCT GCT
54.62 0.00 42.87 43.52 86.24 1792 5.093 33 7.670 12.763
额…… 怎么说呢,要看懂这些信息代表什么意思,还必须对jvm的gc机制有一定的了解才行啊。其实如果对sun的 hot spot jvm的gc比较了解的人,应该很容易看懂这些信息,但是不清楚gc机制的人,有点莫名其妙,所以在这里我还是先讲讲sun的jvm的gc机制吧。说到 gc,其实不仅仅只是java的概念,其实在java之前,就有很多语言有gc的概念了,gc嘛就是垃圾收集的意思,更多的是一种算法性的东西,而跟具体 语言没太大关系,所以关于gc的历史,gc的主流算法我就不讲了,那扯得太远了,扯得太远了就是扯淡。sun现在的jvm,内存的管理模型是分代模型,所 以gc当然是分代收集了。分代是什么意思呢?就是将对象按照生命周期分成三个层次,分别是:新生代,旧生代,持久代。对象刚开始分配的时候,大部分都在新 生代,当新生代gc提交被触发后了,执行一次新生代范围内的gc,这叫minor gc,如果执行了几次minor gc后,还有对象存活,将这些对象转入旧生代,因为这些对象已经经过了组织的重重考验了哇。旧生代的gc频率会更低一些,如果旧生代执行了gc,那就是 full gc,因为不是局部gc,而是全内存范围的gc,这会造成应用停顿,因为全内存收集,必须封锁内存,不许有新的对象分配到内存,持久代就是一些jvm期 间,基本不会消失的对象,例如class的定义,jvm方法区信息,例如静态块。需要主要的是,新生代里又分了三个空 间:eden,susvivor0,susvivor1,按字面上来理解,就是伊甸园区,幸存1区,幸存2区。新对象分配在eden区中,eden区满 时,采用标记-复制算法,即检查出eden区存活 的对象,并将这些对象复制到是s0或s1中,然后清空eden区。jvm的gc说开来,不只是这么简单,例如还有串行收集,并行收集,并发收集,还有着名 的火车算法,不过那说得太远了,现在对这个有大致了解就好。说到这里,再来看一下上面输出的信息:
S0 S1 E O P YGC YGCT FGC FGCT GCT
54.62 0.00 42.87 43.52 86.24 1792 5.093 33 7.670 12.763
S0:新生代的susvivor0区,空间使用率为5462%
S1:新生代的susvivor1区,空间使用率为0.00%(因为还没有执行第二次minor收集)
E:eden区,空间使用率42.87%
O:旧生代,空间使用率43.52%
P:持久带,空间使用率86.24%
YGC:minor gc执行次数1792次
YGCT:minor gc耗费的时间5.093毫秒
FGC:full gc执行次数33
FGCT:full gc耗费的时间7.670毫秒
GCT:gc耗费的总时间12.763毫秒

8. 怎样选择工具
上 面列举的一些工具,各有利弊,其实如果在开发环境,使用什么样的工具是无所谓的,只要能得到结果就好。但是在生产环境里,却不能乱选择,因为这些工具本身 就会耗费大量的系统资源,如果在一个生产服务器压力很大的时候,贸然执行这些工具,可能会造成很意外的情况。最好不要在服务器本机监控,远程监控会比较好 一些,但是如果要远程监控,服务器端的启动脚本要加入一些jvm参数,例如用jconsloe远程监控tomcat或jboss等,都需要设置jvm的 jmx参数,如果仅仅只是分析服务器的内存分配和gc信息,强烈推荐,先用jmap导出服务器端的jvm的堆dump文件,然后再用jhat,或者 jvisualvm,或者eclipse内存分析器来分析内存状况。