拓展阅读

JVM FULL GC 生产问题 I-多线程通用实现

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JVM FULL GC 生产问题 III-多线程执行队列的封装实现，进一步抽象

java 多线程实现通用方法 threadpool implement in java

场景

JVM DUMP 文件应该如何分析？

jvisualvm java 性能分析工具

内存分析器 (MAT)

Eclipse Memory Analyzer 是一个快速且功能丰富的 Java 堆分析工具，帮助你查找内存泄漏并减少内存消耗。

使用内存分析器可以分析包含数亿个对象的堆转储，快速计算对象的保留大小，查看哪些对象阻止了垃圾回收器回收，运行报告自动提取内存泄漏嫌疑对象。

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新闻

2024 年 5 月 8 日，Memory Analyzer 迁移至 Github

Memory Analyzer 的代码库已从 Eclipse Git 服务器迁移至 Github：https://github.com/eclipse-mat/mat。

随着这次迁移，项目也从使用 Eclipse Bugzilla 转为在 MAT 的 Github 项目上使用 Github Issues。

我们对这次迁移非常高兴，不过在更新所有指向 Eclipse 旧仓库的链接时可能需要一些时间。如果你发现我们遗漏的地方，请提供反馈！

2023 年 12 月 6 日，Memory Analyzer 1.15.0 版本发布

Memory Analyzer 1.15.0 版本现已可供下载。请查看“新功能与改进”页面，了解新功能和修复内容，包括安全修复。发布记录中还有更多详细信息。

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详细介绍一下 MAT

Eclipse Memory Analyzer Tool (MAT) 是一个强大的 Java 堆内存分析工具，常用于分析 Java 内存转储（heap dump），帮助开发者找到内存泄漏、检查大对象等问题。以下是对 MAT 的详细介绍，包括其核心功能、使用场景以及分析步骤。

1. MAT 的核心功能

  • 查找内存泄漏：MAT 通过分析 heap dump，可以帮助发现潜在的内存泄漏点，特别是无法被垃圾回收的对象。
  • 识别大对象：MAT 可以快速识别占用大量内存的对象及其引用路径，帮助优化应用程序的内存使用。
  • 分析对象保留集：通过计算每个对象的保留大小（retained size），MAT 可以帮助确定哪些对象或对象树最为消耗内存。
  • 生成报告：MAT 可以自动生成问题分析报告，给出可能的内存泄漏或对象过大等问题的总结，并提供详细的建议。

2. 常见使用场景

  • 内存泄漏排查：在应用程序出现 OutOfMemoryError 错误或内存消耗异常时，MAT 是分析堆转储、查找泄漏原因的利器。
  • 优化内存使用：MAT 能帮助你识别内存使用的热点对象，帮助改进代码以减少内存消耗。
  • 分析应用的生命周期内存模式：了解应用程序的内存分配情况，帮助开发者优化对象的生命周期管理，避免内存问题。
  • 调试内存泄漏测试：在模拟压力测试或性能测试时，可以生成 heap dump 并使用 MAT 来确定内存使用的瓶颈。

3. MAT 的基本分析步骤

步骤 1: 获取 heap dump

  • 生成 heap dump：在 Java 应用程序中，可以通过多种方式生成 heap dump，如通过 JVM 参数 -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError，或手动触发 jmap 命令生成 heap dump： 
    jmap -dump:live,format=b,file=heapdump.hprof <pid>

步骤 2: 加载 heap dump

  • 打开 MAT 工具，并通过“File -> Open Heap Dump”加载生成的 .hprof 文件。
  • MAT 支持各种格式的 heap dump，包括 JVM 生成的 HPROF 格式和其他第三方工具生成的格式。

步骤 3: 基本内存分析

  • Overview：MAT 会生成内存使用的概要报告，其中包括：
    • Histogram：列出所有类的实例数和占用内存大小的直方图。通过它可以快速找到占用内存最多的类。
    • Dominator Tree：MAT 通过分析对象的引用关系生成主导者树（dominator tree），帮助你理解哪些对象是内存中的主要占用者。

步骤 4: 定位问题

  • Leak Suspects Report：MAT 提供的“Leak Suspects”报告会自动分析潜在的内存泄漏点。通过该报告，MAT 会列出可能导致内存泄漏的对象及其引用路径。
  • Top Consumers：分析内存消耗最多的对象，帮助确定内存热点。
  • 查找引用链：通过 “Merge Shortest Paths to GC Roots” 功能，你可以找到从垃圾收集器根节点（GC Roots）到目标对象的最短引用链，以确定导致对象无法被回收的原因。

步骤 5: 深入分析

  • Retained Size 和 Shallow Size：
    • Shallow Size：对象本身占用的内存大小。
    • Retained Size：如果该对象被回收，那么所有因该对象而无法被回收的对象所占用的总内存大小。通过 retained size，可以帮助你找到哪些对象影响了最大的内存回收。
  • Dominators View：可以帮助你找到哪些对象主导了内存的占用，分析这些对象的引用链，找出阻止垃圾回收的原因。

4. MAT 的高级功能

  • OQL 查询：MAT 支持 OQL（Object Query Language），允许用户通过类 SQL 的语法查询和分析堆内存中的对象。

例如，你可以编写 OQL 查询来查找特定的对象或对象集合： sql SELECT * FROM java.lang.String s WHERE s.value.toString() == "example"

  • 扩展插件：MAT 提供了一些扩展插件来增强其功能，比如 SAP Memory Analyzer 中的一些企业级插件，用于分析更复杂的 Java 应用程序。

5. 优化 MAT 使用体验

  • 内存设置：如果你分析的 heap dump 文件较大（数 GB 以上），MAT 可能会由于内存不足而变得非常慢。

此时，你可以通过增加 MAT 的最大堆内存来提升分析速度。

例如，可以修改启动参数来增加 MAT 的内存： bash mat.ini -Xmx4g

  • 分步骤分析：如果 heap dump 文件过大，可以先通过直方图分析具体类的内存占用情况，找到内存占用较大的类或实例，再逐步深入到对象引用链的分析。

6. 与其他工具的对比

  • JVisualVM：JVisualVM 是一个更轻量的 JVM 分析工具，适合实时监控和简单的 heap dump 分析。MAT 则提供了更强大的分析功能，尤其适合深入的内存问题排查。

  • YourKit：YourKit 提供了强大的 Java 性能和内存分析功能，但属于商业软件，而 MAT 是开源免费的。

总结

MAT 是 Java 内存分析的利器，能够通过详细的内存使用分析帮助开发者快速定位问题，如内存泄漏和对象持有关系。

它的强大之处在于自动化报告、对象引用分析和多种高级功能的支持，适合处理大型 heap dump 文件。

MAT 和 JVisualVM 对比有什么优缺点？

MAT（Memory Analyzer Tool）和 JVisualVM 是两款常用的 Java 内存分析工具，它们在功能、用途和使用场景上有所不同。

以下是它们的详细对比，包括优缺点分析：

1. 工具概述

  • MAT（Memory Analyzer Tool）：
    • 特点：MAT 是一个专门用于分析 Java 堆转储（heap dump）的工具，能够深入分析内存占用、查找内存泄漏、分析对象保留集、生成问题报告等。
    • 适用场景：MAT 适合详细的堆内存分析，尤其是排查内存泄漏、深度分析内存使用问题等场景。
  • JVisualVM：
    • 特点：JVisualVM 是一个用于监控和分析运行中 Java 应用程序的工具。它不仅支持堆内存分析，还支持性能监控、线程分析、GC 活动监控等。可以查看实时的 JVM 运行状态以及生成和分析堆转储。
    • 适用场景：JVisualVM 更适合实时监控 JVM 的运行状态，分析应用的 CPU、内存、线程等使用情况，适合日常调试和监控。

2. 功能对比

功能 MAT JVisualVM
实时监控 不支持实时监控，只分析堆转储 支持实时监控 JVM 性能，包括 CPU、内存、线程、GC 活动等
堆转储分析 强大的堆转储分析能力，支持深入分析 支持堆转储分析，但功能不如 MAT 详细
内存泄漏检测 自动生成内存泄漏嫌疑报告，提供深入的保留集分析 提供基础的内存泄漏分析
线程分析 不支持线程分析 支持实时线程分析和线程 dump
GC 分析 不支持 GC 分析 提供基本的 GC 活动监控
对象引用链分析 支持详细的对象引用链分析、保留大小等 提供基本的对象引用分析
OQL 查询 支持 OQL（Object Query Language） 不支持 OQL
性能调优 不适合性能调优，专注于内存分析 支持实时性能调优

3. 优缺点对比

MAT 的优点

  1. 详细的内存分析：MAT 可以深入分析堆转储，找到内存泄漏、识别大对象，并详细分析对象的保留集和引用链，适合复杂内存问题的排查。
  2. 自动生成报告：MAT 的“Leak Suspects”报告可以自动检测潜在的内存泄漏点，并生成分析报告，给出详细的内存问题建议。
  3. 对象引用分析：MAT 的 Dominator Tree、Shortest Paths to GC Roots 等功能可以帮助开发者分析哪些对象主导了内存的占用，并快速找到问题对象。
  4. 支持大文件分析：MAT 设计用于处理大型堆转储文件，特别是在分析数 GB 的堆文件时表现优越。

MAT 的缺点

  1. 不支持实时监控：MAT 无法分析运行中的应用程序，只能分析静态的 heap dump 文件。
  2. 较复杂：MAT 的分析功能强大但复杂，初学者可能需要一定时间来熟悉其操作和报告的含义。
  3. 内存消耗较大：MAT 自身对内存的需求较高，处理大型堆转储时可能需要手动增加 MAT 的 JVM 堆大小。

JVisualVM 的优点

  1. 实时监控：JVisualVM 支持实时监控运行中的 Java 应用，包括 CPU、内存、线程和 GC 活动，非常适合日常性能监控和调试。
  2. 易于使用：JVisualVM 提供了一个图形化界面，操作简单，适合日常调试、监控和简单的堆内存分析。
  3. 多功能支持：除了内存分析外，JVisualVM 还支持性能监控、线程分析、GC 分析、CPU 使用分析等多项功能，覆盖面较广。

JVisualVM 的缺点

  1. 堆内存分析能力较弱：虽然支持堆转储分析，但 JVisualVM 的内存分析功能不如 MAT 深入和强大，无法自动生成详细的内存泄漏报告，也不支持高级的对象引用链分析。
  2. 无法处理大型 heap dump 文件：JVisualVM 在处理非常大的堆转储文件时性能可能不佳，且缺乏 MAT 那样的高级优化选项。

4. 使用场景对比

  • 使用 MAT 的场景：
    • 应用出现了内存泄漏问题，需要分析堆转储文件，寻找泄漏根源。
    • 需要详细分析内存中的大对象、对象引用链、保留集等问题。
    • 分析和优化内存使用的热点对象。
    • 应用程序发生 OutOfMemoryError，需要深入排查内存占用问题。
  • 使用 JVisualVM 的场景：
    • 需要实时监控 Java 应用的性能，监控 CPU、内存、线程和 GC 活动。
    • 日常性能调优，分析 CPU 使用情况和线程运行情况。
    • 简单的堆转储分析，查看对象占用内存情况。
    • 调试和排查性能问题，例如长时间运行的线程、频繁的 GC 活动等。

5. 结论

  • MAT 更适合深入的内存问题分析，尤其是在面对复杂的内存泄漏、对象引用问题时，MAT 提供了强大的工具和报告来帮助开发者定位问题。它的 OQL 支持和对象引用链分析功能，使其在分析大型堆转储文件时非常有效。

  • JVisualVM 更适合实时监控和性能调优，适合日常使用。它的实时分析功能使开发者能够监控应用的运行状态并调优性能，但在内存分析的深度和复杂性上不如 MAT。

总结来说，MAT 在堆转储分析方面功能强大，适合内存问题排查，而 JVisualVM 更适合日常的 JVM 性能监控和调试，两者可以结合使用以满足不同场景的需求。

小结

希望本文对你有所帮助，如果喜欢，欢迎点赞收藏转发一波。

我是老马，期待与你的下次相遇。

参考资料

Java堆转储Dump文件的几种方法