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1、使用 Memory Analyzer tool（MAT）分析内存泄漏（一）前言在平时工作过程中，有时会遇到OutOfMemoryError,我们知道遇到Error 一般表明程序存在着 严重问题，可能是灾难性的。所以找出是什么原因造成 OutOfMemoryError 非常重要。现在向 大家引荐Eclipse Memory Analyzer tool（MAT）,来化解我们遇到的难题。如未说明，本文均使用 Java 5.0 on Windows XP SP3 环境。为什么用 MAT之前的观点，我认为使用实时 profiling/monitoring 之类的工具，用一种非常实时的方式来分析 哪里存在
2、内存泄漏是很正确的。年初使用了某 profiler 工具测试消息中间件中存在的内存泄 漏，发现在吞吐量很高的时候 profiler 工具自己也无法响应，这让人很头痛。后来了解到这样 的工具本身就要消耗性能，且在某些条件下还发现不了泄漏。所以，分析离线数据就非常重要 了，MAT正是这样一款工具。为何会内存溢出我们知道JVM根据generation（代）来进行GC,根据下图所示，一共被分为young generation（年 轻代）、tenured generation（老年代）、permanent generation（永久代,perm gen）， perm gen （或称 Non-Heap非堆
3、）是个异类，稍后会讲到。注意，heap空间不包括perm gen。TenuredEdenSurvivorspacesVirtualVirtualVirtualYoungPerm绝大多数的对象都在 young generation 被分配，也在 young generation 被收回，当 young generation的空间被填满，GC会进行minor collection（次回收），这次回收不涉及到heap中的其 他 generation， minor collection 根据 weak generational hypothesis（弱年代假设）来假设 young generation
4、 中大量的对象都是垃圾需要回收， minor collection 的过程会非常快。 young generation中未被回收的对象被转移到tenured generation，然而tenured generation也会被填 满，最终触发major collection（主回收），这次回收针对整个heap，由于涉及到大量对象，所以 比 minor collection 慢得多。JVM 有三种垃圾回收器，分别是 throughput collector,用来做并行 young generation 回收，由参数-XX:+UseParallelGC 启动； concurrent low pau
5、se collector ， 用 来 做 tenured generation 并 发 回 收 ， 由 参 数 - XX:+UseConcMarkSweepGC 启动；incremental low pause c o l l e ct o r ，可以认为是默认的垃圾回收器。不建议直接使用某种垃圾回收 器，最好让JVM自己决断，除非自己有足够的把握。Heap中各generation空间是如何划分的？通过JVM的-Xmx=n参数可指定最大heap空间，而- Xms=n则是指定最小heap空间。在JVM初始化的时候，如果最小heap空间小于最大heap 空间的话，如上图所示 JVM会把未用到的空间
6、标注为 Virtual。除了这两个参数还有- XX:MinHeapFreeRatio=n 和 -XX:MaxHeapFreeRatio=n 来分别控制最大、最小的剩余空间与活动对 象之比例。在32位Solaris SPARC操作系统下，默认值如下，在32位windows xp下，默认值 也差不多。参数默认值Min HeapFreeRatio40MaxHeapFreeRatio70-Xms3670k-Xmx64m由于 tenured generation 的 major collection 较慢，所以 tenured generation 空间小于 young generation的话，会造成
7、频繁的 major collection，影响效率。Server JVM 默认的 young generation 和 tenured generation 空间比例为 1:2，也就是说 young generation 的 eden 和 survivor空间之和是整个 heap （当然不包括 perm gen）的三分之一，该比例可以通过- XX:NewRatio=n 参数来控制 ，而 Client JVM 默认的 -XX:NewRatio 是 8。至于调 整 young generation空间大小的NewSize=n和MaxNewSize=n参数就不讲了，请参考后面的资料。young ge
8、neration 中幸存的对象被转移至U tenured generation,但不幸的是 concurrent collector 线程在这里进行major collection，而在回收任务结束前空间被耗尽了，这时将会发生 Full Collections（Full GC），整个应用程序都会停止下来直到回收完成。Full GC是高负载生产环境的噩 梦现在来说说异类perm gen，它是JVM用来存储无法在Java语言级描述的对象，这些对象分别 是类和方法数据（与class loader有关）以及interned strings（字符串驻留）。一般32位OS下 perm gen 默认 64m
9、,可通过参数-XX:MaxPermSize=n 指定，JVM Memory Structure 一文说，对 于这块区域，没有更详细的文献了，神秘。回到问题“为何会内存溢出？”。要回答这个问题又要引出另外一个话题，既什么样的对象GC才会回收？当然是GC发现通过 任何reference chain（引用链）无法访问某个对象的时候，该对象即被回收。名词GC Roots正是 分析这一过程的起点，例如JVM自己确保了对象的可到达性（那么JVM就是GC Roots），所以 GC Roots就是这样在内存中保持对象可到达性的，一旦不可到达，即被回收。通常GC Roots是 一个在current thread
10、（当前线程）的call stack（调用栈）上的对象（例如方法参数和局部变量），或 者是线程自身或者是system class loader（系统类加载器）加载的类以及native code（本地代码）保 留的活动对象。所以 GC Roots 是分析对象为何还存活于内存中的利器。知道了什么样的对象 GC才会回收后，再来学习下对象引用都包含哪些吧。从最强到最弱，不同的引用（可到达性）级别反映了对象的生命周期。 Strong Ref（强引用）：通常我们编写的代码都是Strong Ref,于此对应的是强可达 性，只有去掉强可达，对象才被回收。 Soft Ref（软引用）：对应软可达性，只要有足够的内
11、存，就一直保持对象，直到发现 内存吃紧且没有Strong Ref时才回收对象。一般可用来实现缓存，通过java .1 ang.ref.SoftReference 类实现。 Weak Ref（弱引用）：比Soft Ref更弱，当发现不存在Strong Ref时，立刻回收对象而 不必等到内存吃紧的时候。通过 java.Iang.ref.WeakReference和 java.util.WeakHashMap类实 现。 Phantom Ref（虚引用）：根本不会在内存中保持任何对象，你只能使用Phantom Ref 本身。一般用于在进入finalize（）方法后进行特殊的清理过程，通过 java.l
12、ang.ref.PhantomReference 实现。有了上面的种种我相信很容易就能把heap和perm gen撑破了吧，是的利用Strong Ref，存储 大量数据，直到heap撑破；利用interned strings （或者class loader加载大量的类）把perm gen 撑破。关于 shallow size、retained sizeShallow size就是对象本身占用内存的大小，不包含对其他对象的引用，也就是对象头加成员变 量（不是成员变量的值）的总和。在32位系统上，对象头占用8字节，int占用4字节，不管 成员变量（对象或数组）是否引用了其他对象（实例）或者赋值为n
13、ull它始终占用4字节。故 此，对于String对象实例来说，它有三个int成员（3*4=12字节）、一个char成员（1*4=4字 节）以及一个对象头（8字节），总共3*4 +1*4+8=24字节。根据这一原则，对String a=”rosen jiang”来说，实例a的shallow size也是24字节（很多人对此有争议，请看官甄别并留言给 我，。Retained size是该对象自己的shallow size，加上从该对象能直接或间接访问到对象的shallow size之和。换句话说，retained size是该对象被GC之后所能回收到内存的总和。为了更好的理 解retained s
14、ize，不妨看个例子。Vut.jlV把内存中的对象看成下图中的节点，并且对象和对象之间互相引用。这里有一个特殊的节点 GC Roots，正解！这就是reference chain的起点。ubj2ub i 4GC E.-njtS从 obj1 入手，上图中蓝色节点代表仅仅只有通过 obj1 才能直接或间接访问的对象。因为可以 通过 GC Roots 访问，所以左图的 obj3 不是蓝色节点；而在右图却是蓝色，因为它已经被包含 在 retained 集合内。所以对于左图，objl 的 retained size 是 objl、obj2、obj4 的 shallow size 总和；右图的 retai
15、ned size 是 objl、obj2、obj3、obj4 的 shallow size 总和。obj2 的 retained size 可以通过相同的方式 计算。Heap Dumpheap dump 是特定时间点， java 进程的内存快照。有不同的格式来存储这些数据，总的来说包 含了快照被触发时 java 对象和类在 heap 中的情况。由于快照只是一瞬间的事情，所以 heap dump 中无法包含一个对象在何时、何地（哪个方法中）被分配这样的信息。在不同平台和不同java版本有不同的方式获取heap dump，而MAT需要的是HPROF格式的 heap dump 二进制文件。 想无需人
16、工干预的话， 要这样配置 JVM 参数： -XX:- HeapDumpOnOutOfMemoryError,当错误发生时，会自动生成heap dump，在生产环境中，只 有用这种方式。如果你想自己控制什么时候生成heap dump，在Windows+JDK6环境中可利用 JConsole工具，而在Linux或者Mac OS X环境下均可使用JDK5、6自带的jmap工具。当然， 还可以配置JVM参数：-XX:+HeapDumpOnCtrlBreak,也就是在控制台使用Ctrl+Break键来生成 heap dump。由于我是windows+JDK5，所以选择了-XX:-HeapDumpOnOutOfMemoryError这种方 式，更多配置请参考MAT Wiki。使用 Memory Analyzer tool(MA
