Java記憶體檢視與分析

業界有很多強大的java profile的工具，比如Jporfiler，yourkit，這些收費的東西我就不想說了，想說的是，其實java自己就提供了很多記憶體監控的小工具，下面列舉的工具隻是一小部分，仔細研究下jdk的工具，還是蠻有意思的呢：)

　　1：gc日志輸出

　　在jvm啟動參數中加入 -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimestamps -XX:+PrintGCApplicationStopedTime，jvm将會按照這些參數順序輸出gc概要資訊，詳細資訊，gc時間資訊，gc造成的應用暫停時間。如果在剛才的參數後面加入參數 -Xloggc:檔案路徑，gc資訊将會輸出到指定的檔案中。其他參數還有

　　-verbose:gc和-XX:+PrintTenuringDistribution等。

　　2：jconsole

　　jconsole是jdk自帶的一個記憶體分析工具，它提供了圖形界面。可以檢視到被監控的jvm的記憶體資訊，線程資訊，類加載資訊，MBean資訊。

　　jconsole位于jdk目錄下的bin目錄，在windows下是jconsole.exe，在unix和linux下是jconsole.sh，jconsole可以監控本地應用，也可以監控遠端應用。 要監控本地應用，執行jconsole pid，pid就是運作的java程序id，如果不帶上pid參數，則執行jconsole指令後，會看到一個對話框彈出，上面列出了本地的java程序，可以選擇一個進行監控。如果要遠端監控，則要在遠端伺服器的jvm參數裡加入一些東西，因為jconsole的遠端監控基于jmx的，關于jconsole詳細用法，請見專門介紹jconsle的文章，我也會在部落格裡專門詳細介紹jconsole。

　　3:jviusalvm

　　在JDK6 update 7之後，jdk推出了另外一個工具：jvisualvm,java可視化虛拟機，它不但提供了jconsole類似的功能，還提供了jvm記憶體和cpu實時診斷，還有手動dump出jvm記憶體情況，手動執行gc。

　　和jconsole一樣，運作jviusalvm，在jdk的bin目錄下執行jviusalvm，windows下是jviusalvm.exe,linux和unix下是jviusalvm.sh。

　　4：jmap

　　jmap是jdk自帶的jvm記憶體分析的工具，位于jdk的bin目錄。jdk1.6中jmap指令用法：

　　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 在螢幕上顯示出指定pid的jvm記憶體狀況。以我本機為例，執行該指令，螢幕顯示：

　　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

　　為了友善檢視，我删掉了一些行。從上面的資訊很容易看出，#instance指的是對象數量，#bytes指的是這些對象占用的記憶體大小，class name指的是對象類型。

　　再看jmap的dump選項，這個選項是将jvm的堆中記憶體資訊輸出到一個檔案中，在我本機執行

　　jmap -dump:file=c:\dump.txt 340

　　注意340是我本機的java程序pid，dump出來的檔案比較大有10幾M，而且我隻是開了tomcat，跑了一個很簡單的應用，且沒有任何通路，可以想象，大型繁忙的伺服器上，dump出來的檔案該有多大。需要知道的是，dump出來的檔案資訊是很原始的，絕不适合人直接觀看，而jmap -histo顯示的内容又太簡單，例如隻顯示某些類型的對象占用多大記憶體，以及這些對象的數量，但是沒有更詳細的資訊，例如這些對象分别是由誰建立的。那這麼說，dump出來的檔案有什麼用呢？當然有用，因為有專門分析jvm的記憶體dump檔案的工具。

　　5：jhat

　　上面說了，有很多工具都能分析jvm的記憶體dump檔案，jhat就是sun jdk6及以上版本自帶的工具，位于jdk的bin目錄，執行 jhat -J -Xmx512m [file] ，file就是dump檔案路徑。jhat内置一個簡單的web伺服器，此指令執行後，jhat在指令行裡顯示分析結果的通路位址，可以用-port選項指定端口，具體用法可以執行jhat -heap檢視幫助資訊。通路指定位址後，就能看到頁面上顯示的資訊，比jmap -histo指令顯示的豐富得多，更為詳細。

　　6：eclipse記憶體分析器

　　上面說了jhat，它能分析jvm的dump檔案，但是全部是文字顯示，eclipse memory analyzer，是一個eclipse提供用于分析jvm 堆dump的插件，網址為 http://www.eclipse.org/mat ,它的分析速度比jhat快，分析結果是圖形界面顯示，比jhat的可讀性更高。其實jvisualvm也可以分析dump檔案，也是有圖形界面顯示的。

　　7：jstat

　　如果說jmap傾向于分析jvm記憶體中對象資訊的話，那麼jsta就是傾向于分析jvm記憶體的gc情況。都是jvm記憶體分析工具，但顯然，它們是從不同次元來分析的。jsat常用的參數有很多，如 -gc,-gcutil,-gccause，這些選項具體作用可檢視jsat幫助資訊，我經常用-gcutil，這個參數的作用不斷的顯示目前指定的jvm記憶體的垃圾收集的資訊。

　　我在本機執行 jstat -gcutil 340 10000，這個指令是每個10秒鐘輸出一次jvm的gc資訊，10000指的是間隔時間為10000毫秒。螢幕上顯示如下資訊(我隻取了第一行，因為是按的一定頻率顯示，是以實際執行的時候，會有很多行)：

　　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

　　額……怎麼說呢，要看懂這些資訊代表什麼意思，還必須對jvm的gc機制有一定的了解才行啊。其實如果對sun的 hot spot jvm的gc比較了解的人，應該很容易看懂這些資訊，但是不清楚gc機制的人，有點莫名其妙，是以在這裡我還是先講講sun的jvm的gc機制吧。說到gc，其實不僅僅隻是java的概念，其實在java之前，就有很多語言有gc的概念了，gc嘛就是垃圾收集的意思，更多的是一種算法性的東西，而跟具體語言沒太大關系，是以關于gc的曆史，gc的主流算法我就不講了，那扯得太遠了，扯得太遠了就是扯淡。sun現在的jvm，記憶體的管理模型是分代模型，是以gc當然是分代收集了。分代是什麼意思呢？就是将對象按照生命周期分成三個層次，分别是：新生代，舊生代，持久代。對象剛開始配置設定的時候，大部分都在新生代，當新生代gc送出被觸發後了，執行一次新生代範圍内的gc，這叫minor gc，如果執行了幾次minor gc後，還有對象存活，将這些對象轉入舊生代，因為這些對象已經經過了組織的重重考驗了哇。舊生代的gc頻率會更低一些，如果舊生代執行了gc，那就是full gc，因為不是局部gc，而是全記憶體範圍的gc，這會造成應用停頓，因為全記憶體收集，必須封鎖記憶體，不許有新的對象配置設定到記憶體，持久代就是一些jvm期間，基本不會消失的對象，例如class的定義，jvm方法區資訊，例如靜态塊。需要主要的是，新生代裡又分了三個空間：eden，susvivor0，susvivor1，按字面上來了解，就是伊甸園區，幸存1區，幸存2區。新對象配置設定在eden區中，eden區滿時，采用标記-複制算法，即檢查出eden區存活 的對象，并将這些對象複制到是s0或s1中，然後清空eden區。jvm的gc說開來，不隻是這麼簡單，例如還有串行收集，并行收集，并發收集，還有着名的火車算法，不過那說得太遠了，現在對這個有大緻了解就好。說到這裡，再來看一下上面輸出的資訊：

　　S0:新生代的susvivor0區，空間使用率為5462%

　　S1:新生代的susvivor1區，空間使用率為0.00%(因為還沒有執行第二次minor收集)

　　E:eden區，空間使用率42.87%

　　O:舊生代，空間使用率43.52%

　　P:持久帶，空間使用率86.24%

　　YGC:minor gc執行次數1792次

　　YGCT:minor gc耗費的時間5.093毫秒

　　FGC:full gc執行次數33

　　FGCT:full gc耗費的時間7.670毫秒

　　GCT:gc耗費的總時間12.763毫秒

　　怎樣選擇工具

　　上面列舉的一些工具，各有利弊，其實如果在開發環境，使用什麼樣的工具是無所謂的，隻要能得到結果就好。但是在生産環境裡，卻不能亂選擇，因為這些工具本身就會耗費大量的系統資源，如果在一個生産伺服器壓力很大的時候，貿然執行這些工具，可能會造成很意外的情況。最好不要在伺服器本機監控，遠端監控會比較好一些，但是如果要遠端監控，伺服器端的啟動腳本要加入一些jvm參數，例如用jconsloe遠端監控tomcat或jboss等，都需要設定jvm的jmx參數，如果僅僅隻是分析伺服器的記憶體配置設定和gc資訊，強烈推薦，先用jmap導出伺服器端的jvm的堆dump檔案，然後再用jhat，或者jvisualvm，或者eclipse記憶體分析器來分析記憶體狀況。