Java内存分析工具MAT(Memory Analyzer Tool)的介绍与使用 | 寻找C站宝藏

今天药忘吃喽~ 2022-10-09 14:27 38阅读 0赞

>   详细介绍了Java内存分析工具MAT(Memory Analyzer Tool)的常见使用方法，MAT可以帮助Java程序员快速进行内存分析，定位问题。

**CSDN的MAT资源下载地址（无需积分）：[https://download.csdn.net/download/weixin\_43767015/12301113][https_download.csdn.net_download_weixin_43767015_12301113]。**

**MAT(Memory Analyzer Tool)，一个基于Eclipse的跨平台的内存分析工具，是一个快速、功能丰富的JAVA heap分析工具，它通过读取应用程序运行时由 Java 运行时环境生成的转储文件快照，可以帮助我们查找内存泄漏和减少内存消耗。使用内存分析工具从众多的对象中进行分析，快速的计算出在内存中对象的占用大小，看看是谁阻止了垃圾收集器的回收工作，并可以通过报表直观的查看到可能造成这种结果的对象。**  
  **官网地址：[https://www.eclipse.org/mat/][https_www.eclipse.org_mat]。**![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzc2NzAxNQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]

**Memory Analyzer 可以用来处理 HPROF 二进制 Heap Dump 文件 、 IBM 系统 dump 文件（经过处理后）、以及来自各个平台上的 IBM portable Heap Dump s (PHD) 文件。通过Memory Analyzer 能够直观的看到Heap Dump文件中的：**

1.  对象信息：类、成员变量、直接量以及引用值；
2.  类信息 类加载器 、 名称 、 超类 、 静态成员；
3.  Garbage Collections Roots JVM 可达的对象；
4.  线程栈以及本地变量 获取快照时的线程栈信息 以及局部变量的详细信息 。

### 文章目录 ###

*  1 下载MAT
 *  2 获取Dump文件
 *  3 编写错误程序
 *  4 转储Heap Dump
 *  4 使用MAT
 *   *  4.1 OverView概览视图
     *  4.2 Histogram直方图
     *   *  4.2.1 outgoing reference与incoming reference
     *  4.3 Dominator Tree支配树
     *  4.4 Thread Overview线程视图
     *  4.5 Leak Suspects泄露分析报告

# 1 下载MAT #

官方下载地址：[https://www.eclipse.org/mat/downloads.php][https_www.eclipse.org_mat_downloads.php]。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzc2NzAxNQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
  CSDN下载地址（更快）：[https://download.csdn.net/download/weixin\_43767015/12301113][https_download.csdn.net_download_weixin_43767015_12301113]。  
  下载完毕之后，解压，可以看到`MemoryAnalyzer.exe`文件，打开即可使用。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzc2NzAxNQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

# 2 获取Dump文件 #

获取Heap Dump文件的方式有很多，通常是通过参数配置在特定的条件下触发堆转储，也可以通过工具来获取。常见命令的方式有如下两个：

1.  启动时添加JVM参数`-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError`，将会在发生系统OutOfMemoryError后自动转储一份HPROF二进制Heap Dump文件。
    
    1.  该配置会把快照保存在项目目录或者tomcat目录下，也可以通过 `-XX:HeapDumpPath=/xxx/heapdump.hprof`来显示指定路径。
    2.  OnOutOfMemoryError参数还允许用户指定当出现OOM时，指定某个脚本来完成一些动作，比如`自动重启tomcat`：`-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=/xxx/heapdump.hprof -XX:OnOutOfMemoryError="sh ~/restart.sh"`
2.  使用jmap参数，`jmap -dump:[live,]format=b,file=<filename>`，将会立即将生成堆转储快照到指定的位置指定的文件中。

# 3 编写错误程序 #

我们编写一个简单的代码，循环的创建UUID字符串拼接并添加到一个list中：

public class TestJvmOOM {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            List<Object> list = new ArrayList<>();
            for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
        
                String str = "";
                for (int j = 0; j < 100; j++) {
        
                    str += UUID.randomUUID().toString();
                }
                list.add(str);
            }
            System.out.println("ok");
        }
    }

# 4 转储Heap Dump #

设置启动参数，最大内存为4m，并且自动转储Heap Dump：`-Xms4m -Xmx4m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError`，IDEA这么设置：  
![在这里插入图片描述][20210625094447480.png]  
  运行程序之后很快抛出了OOM，并且自动生成了Heap Dump文件：  
![在这里插入图片描述][20210625104108192.png]  
  默认位置在项目目录下面：  
![在这里插入图片描述][20210625104138799.png]

下面开始分析！

# 4 使用MAT #

双击`MemoryAnalyzer.exe`文件，打开：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzc2NzAxNQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
  点击File，Open Heap即可选择一个Heap Dump文件，我们选择刚才生成的文件。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzc2NzAxNQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
  选择打开的模式，我们选择第一个`Leak Suspects Report`模式，即用于分析内存泄漏，点击Finish即可打Heap Dump文件：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzc2NzAxNQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
  常见选项的含义：

1.  `Leak Suspects Report`：内存泄漏可疑点报告，自动检查堆转储是否存在泄漏嫌疑，报告哪些对象被保存起来，为什么它们没有被垃圾收集，`最常用的模式`。
2.  `Component Report`： 元件报告，分析一组对象是否存在可疑的内存问题：重复的字符串、空集合、终结器、弱引用等。
3.  `Re-open previously run reports`： 打开以前的运行报告；

## 4.1 OverView概览视图 ##

Dump文件越大，打开的时间就越长，打开之后，OverView界面如下，Overview视图，显示了此份Dump文件的概要的信息，并展示了MAT常用的一些功能：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzc2NzAxNQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

1.  `Details`：显示了一些统计信息，包括HeapDump的大小、类（Class）的数量、对象（Object）的数量、类加载器（Class Loader)的数量。
2.  `Biggest Objects by Retained Size` ：以饼图的方式直观地显示了在dump中最大的几个对象，当鼠标光标移到某块区域的时候会在左边`Inspector`和`Attributes`窗口中显示详细的信息，在区块上点击左键可以通过菜单获取更详细的信息。
3.  `Actions` ：几种常用到的操作，包括`Histogram、Dominator Tree、Top Consumers、Duplicate Classes`。
4.  `Reports` ：列出了常用的报告信息，包括`Leak Suspects`和`Top Components`。
5.  `Step By Step` ：以向导的方式逐步的引导使用功能，包括`Component Report`。

下面我们来看看其他常用的功能：

## 4.2 Histogram直方图 ##

Histogram直方图，用于展示每个类型的实例的数量，以及 shallow size 和 retained size ：

1.  `shallow size`：浅堆，代表了对象本身的内存占用，包括对象自身的内存占用，以及“为了引用”其他对象所占用的内存。
    
    1.  非数组类型的对象的 shallow heap=对象头+各成员变量大小之和+对齐填充。其中，各成员变量大小之和就是实例数据，如果存在继承的情况，需要包括父类成员变量
    2.  数组类型的对象的shallow heap=对象头+类型变量大小\*数组长度+对齐填充，如果是引用类型，则是四字节或者八字节（64 位系统），如果是 boolean 类型，则是一个字节。这里类型变量大小\*数组长度就是数组实例数据，强调是变量不实际是对象本身。
2.  `Retained heap`：深堆，一个统计结果，会循环计算引用的具体对象所占用的内存。但是深堆和“对象大小”有一点不同，深堆指的是一个对象被垃圾回收后，能够释放的内存大小，这些被释放的对象集合，叫做保留集（Retained Set）。  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzc2NzAxNQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

### 4.2.1 outgoing reference与incoming reference ###

当右键单击任何对象时，将看到下拉菜单，如果选择“ListObjects”菜单项，可以查看对象的outgoing reference（对象的引出）和incoming reference（对象的引入）。  
![在这里插入图片描述][20210625103814150.png]

Incomming Reference 指的是引用当前对象的对象，Outgoing Reference 指的是当前对象引用的对象。对象的incomming reference 保证对象处于 alive 从而免于被垃圾回收掉 ；Outgoing reference 则展示了对象内部的具体内容，有助于我们分析对象的属性 。  
  我们看看第一个最大的char\[\]的Incomming Reference：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzc2NzAxNQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
  可以看到，它们几乎都是被一个String对象的value属性引用的，实际上这个String就是我们拼接的UUID字符串。

## 4.3 Dominator Tree支配树 ##

列出Heap Dump中处于活跃状态中的最大的几个对象，默认按 retained size进行排序，因此很容易找到占用内存最多的对象。  
  排在第一的最大的对象就是占用内存最多的对象，它在树中的子节点都是被该对象直接或间接引用的对象（这意味着当这个对象被回收的时候它的子节点对象也会被回收）。  
  一般定位OOM的时候，都是直接查看支配树的最大的对象，我们的Heap Dump中的支配树中，很明显ArrayList占用了最大的内存，里面的元素就是一个个拼接的UUID字符串，就是因为这个原因导致了OOM。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzc2NzAxNQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]

## 4.4 Thread Overview线程视图 ##

点击上面的黄色齿轮，可以生成Heap Dump文件的时候线程视图Thread Overview，查看线程的运行情况，抛出的异常的分析。  
![在这里插入图片描述][20210625111827210.png]  
  我们的Heap Dump中的Thread Overview，结果如下，很明显OutOfMemoryError是由main线程抛出的：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzc2NzAxNQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]

## 4.5 Leak Suspects泄露分析报告 ##

MAT会分析 Heap Dump 文件并检测内存泄漏的可能，比如一个或一组异常大的对象 。Leak Suspects用于生成内存泄漏嫌疑分析报告，非常有用，能够帮组我们快速的定位OOM的原因。  
  查看我们的Heap Dump中的Thread Overview，结果如下，如果此前的几项你还不确定OOM的原因的话，那么这里可以说直接告诉你原因了：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzc2NzAxNQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]  
  可以看到，有66.79%的内存由Object\[\]数组占有，所以比较可疑，这是非常有可能出现内存溢出的。点击Details查看详情：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzc2NzAxNQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]  
  可以看到集合中存储了大量的UUID字符串。实际上这里已经告诉我们是不是因此导致的内存溢出了，我们在details详情的最下面可以看到：  
![在这里插入图片描述][20210625114256433.png]  
  就是这个大对象数组（list集合使用数组存放的元素），因为需要分配连续的内存，而内存不足导致的OOM。  
  至此，分析完毕！

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[20210625094447480.png]: /images/20221005/eccb2e1e57b74d8394142475482b9922.png
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[20210625103814150.png]: /images/20221005/3615078b7ebd46f1b7648f7379a80060.png
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[20210625111827210.png]: /images/20221005/fc203ae105464f5aa6826b7076fe7933.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzc2NzAxNQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]: /images/20221005/ce102547ea3844eea2810c946f6fd9c2.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80Mzc2NzAxNQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]: /images/20221005/d9cf70c3748240259d0a8111cf96ab30.png
[20210625114256433.png]: /images/20221005/11f47818360a4626a3479b4e653b19ba.png