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2021
07-04

深度分析java dump文件

JVM dump

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

主动方式：

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，可以界面操作进行dump内存

4.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-heap-dump-capture)

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

1、musk：4个byte，内容为'J', 'A', 'V', 'A'即JAVA

2、version：若干byte，值有以下三种

" PROFILE 1.0\0",

" PROFILE 1.0.1\0",

" PROFILE 1.0.2\0"

3、identifierSize：4个byte数字，值为4或者8，表示一个引用所占用的byte数

4、time：8个byte，dump文件生成时间

java一个类的成员变量有两种类型

1.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

2.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

1.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)

2.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

3.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

4.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

5.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

1,identifierSize个byte的对象id，类型有SYSTEM_CLASS,BUSY_MONITOR, 及未UNKNOWN

2.identifierSize个byte的对象id，4个byte的线程序列号，类型有NATIVE_STACK，THREAD_BLOCK

3.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

4.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

1.identifierSize个byte的类对象id

2.4个byte的栈序列号

3.identifierSize个byte的父类对象id，

4.identifierSize个byte的classLoader对象id，

5.identifierSize个byte的Signer对象id，

6.identifierSize个byte的protection domain对象id，

7.identifierSize个byte的保留id1和id2,

8.4个byte的类实例对象大小，

9.2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

1、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

2、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？

以上就是深度分析java dump文件的详细内容，更多关于java dump文件的资料请关注自学编程网其它相关文章！

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