快捷導(dǎo)航

深度分析java dump文件

更新時(shí)間：2021年05月18日 09:59:31 作者：華為云開發(fā)者社區(qū)

java內(nèi)存dump是jvm運(yùn)行時(shí)內(nèi)存的一份快照，利用它可以分析是否存在內(nèi)存浪費(fèi)，可以檢查內(nèi)存管理是否合理，當(dāng)發(fā)生OOM的時(shí)候，可以找出問題的原因。那么dump文件的內(nèi)容是什么樣的呢？

JVM dump

java內(nèi)存dump是jvm運(yùn)行時(shí)內(nèi)存的一份快照，利用它可以分析是否存在內(nèi)存浪費(fèi)，可以檢查內(nèi)存管理是否合理，當(dāng)發(fā)生OOM的時(shí)候，可以找出問題的原因。那么dump文件的內(nèi)容是什么樣的呢？我們一步一步來(lái)

獲取JVM dump文件

獲取dump文件的方式分為主動(dòng)和被動(dòng)

主動(dòng)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，可以界面操作進(jìn)行dump內(nèi)存

4.通過(guò)JMX的方式

MBeanServer server = ManagementFactory.getPlatformMBeanServer();
HotSpotDiagnosticMXBean mxBean = ManagementFactory.newPlatformMXBeanProxy(server, "com.sun.management:type=HotSpotDiagnostic", HotSpotDiagnosticMXBean.class);
mxBean.dumpHeap(filePath, live);

參考(https://www.baeldung.com/java-heap-dump-capture)

被動(dòng)方式：

被動(dòng)方式就是我們通常的OOM事件了，通過(guò)設(shè)置參數(shù)-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=

dump文件分析

結(jié)構(gòu)示意圖

結(jié)構(gòu)詳解

dump文件是堆內(nèi)存的映射，由文件頭和一系列內(nèi)容塊組成

文件頭

由musk, 版本，identifierSize, 時(shí)間4部分組成

1、musk：4個(gè)byte，內(nèi)容為'J', 'A', 'V', 'A'即JAVA

2、version：若干byte，值有以下三種

" PROFILE 1.0\0",

" PROFILE 1.0.1\0",

" PROFILE 1.0.2\0"

3、identifierSize：4個(gè)byte數(shù)字，值為4或者8，表示一個(gè)引用所占用的byte數(shù)

4、time：8個(gè)byte，dump文件生成時(shí)間

java一個(gè)類的成員變量有兩種類型

1.基本類型(8種基本類型)，它們占用byte數(shù)固定不變，每生成一個(gè)對(duì)象它們就需要給它們賦初始值，分配空間

2.是引用類型，表示一個(gè)對(duì)象，在類中只有一個(gè)引用，引用只是一個(gè)數(shù)值，所占用的空間大小為identifierSize，被引用對(duì)象即將在堆中的另一個(gè)地方

例如定義一個(gè)類

public class Person {
 private int age;//4個(gè)byte
 private String name;//identifierSize個(gè)byte
 private double weight;//8個(gè)byte
}

當(dāng)我們?cè)趎ew Person()的時(shí)候

它就需要申請(qǐng)一個(gè)空間，空間大小為對(duì)象頭大小+4+identifierSize+8個(gè)byte

對(duì)象大小的測(cè)量：

jdk提供一個(gè)測(cè)試對(duì)象占用內(nèi)存大小的工具Instrumentation，但是Instrumentation沒法直接引用到，需要通過(guò)agent來(lái)引用到
定義一個(gè)Premain類, 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;
    }
}

編寫一個(gè)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

定義一個(gè)執(zhí)行類, 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");
        }
    }
}

帶agent執(zhí)行

java -javaagent:premain.jar PersonTest

結(jié)果：

person size:[32]B

class size:[504]B

內(nèi)容塊

每個(gè)塊都是塊頭和塊體組成

塊頭

塊頭由1個(gè)byte的塊類型，4個(gè)byte的時(shí)間time，4個(gè)byte的長(zhǎng)度表示此內(nèi)容塊占用byte數(shù)
type類型一般有5種，字符串，類，棧楨，棧，及dump塊

1.字符串，由identifierSize個(gè)byte的字符串id，后面是(length-identifierSize)個(gè)byte的字符串內(nèi)容(后續(xù)對(duì)字符串是直接引用的這里面的id)

2.類，由4個(gè)byte的類序列(在棧楨中使用)，identifierSize個(gè)byte的類id(解析類的時(shí)候用到)，4個(gè)byte的序列id(暫未使用),identifierSize個(gè)byte的類名id

3.棧楨，由identifierSize個(gè)byte的楨id,identifierSize個(gè)byte的方法名id,identifierSize個(gè)byte的方法標(biāo)識(shí)id，identifierSize個(gè)byte的類文件名id,4個(gè)byte的類序列，4個(gè)byte的行號(hào)

4.棧，由4個(gè)byte的棧序號(hào)，4個(gè)byte的線程序號(hào)，4個(gè)byte的楨數(shù)量，后面就是若干個(gè)identifierSize個(gè)byte的楨id

5.dump塊就是所有對(duì)象的內(nèi)容了，每個(gè)對(duì)象由1個(gè)byte的子類型，和對(duì)象內(nèi)容結(jié)成，子類型有6種，gc root, 線程對(duì)象，類，對(duì)象，基本類型數(shù)組，對(duì)象數(shù)組

gc root

gc root有4種結(jié)構(gòu)，8種類型

1,identifierSize個(gè)byte的對(duì)象id，類型有SYSTEM_CLASS,BUSY_MONITOR, 及未UNKNOWN

2.identifierSize個(gè)byte的對(duì)象id，4個(gè)byte的線程序列號(hào)，類型有NATIVE_STACK，THREAD_BLOCK

3.identifierSize個(gè)byte的對(duì)象id，4個(gè)byte的線程序列號(hào)，4個(gè)byte的棧楨深度，類型有JAVA_LOCAL，NATIVE_LOCAL

4.identifierSize個(gè)byte的對(duì)象id，identifierSize個(gè)byte的global refId（暫未使用），類型有NATIVE_STATIC

gc root示意圖

gc root為垃圾收集追溯的源頭，每個(gè)gc root都指向一個(gè)初始對(duì)象，無(wú)法追溯的對(duì)象是要被回收掉的

系統(tǒng)類，只有classLoader為null的類才是gc root，每個(gè)類都是一個(gè)gc root
線程棧，線程中方法參數(shù)，局部變量都是gc root，每個(gè)對(duì)象都是一個(gè)gc root
系統(tǒng)保留對(duì)象，每個(gè)對(duì)象都是一個(gè)gc root

類對(duì)象

基本信息

1.identifierSize個(gè)byte的類對(duì)象id

2.4個(gè)byte的棧序列號(hào)

3.identifierSize個(gè)byte的父類對(duì)象id，

4.identifierSize個(gè)byte的classLoader對(duì)象id，

5.identifierSize個(gè)byte的Signer對(duì)象id，

6.identifierSize個(gè)byte的protection domain對(duì)象id，

7.identifierSize個(gè)byte的保留id1和id2,

8.4個(gè)byte的類實(shí)例對(duì)象大小，

9.2個(gè)byte的常量個(gè)數(shù)，后面是每個(gè)常量的,2個(gè)byte的下標(biāo)，1個(gè)byte的常量類型，和若干個(gè)byte的內(nèi)容，內(nèi)容根據(jù)類型來(lái)決定(boolean/byte為1個(gè)byte, char/short為2個(gè)byte，float/int為4個(gè)byte, double/long為8個(gè)byte，引用類型為identifierSize個(gè)byte)

10.2個(gè)byte的靜態(tài)變量個(gè)數(shù)，后面是每個(gè)靜態(tài)變量的，identifierSize個(gè)byte的變量名id, 1個(gè)byte的變量類型，和若干個(gè)byte的內(nèi)容，內(nèi)容根據(jù)類型來(lái)決定(見類對(duì)象基本信息的第9條)

11.2個(gè)byte的成員變量個(gè)數(shù)，后面是每個(gè)成員變量的，identifierSize個(gè)byte的變量名id，1個(gè)byte的變量類型

說(shuō)明

（1）類里面的常量很多地方都沒有用上，所以常量個(gè)數(shù)一般為0

（2）類的靜態(tài)變量的名稱類型及值是放在類對(duì)象里面的，成員變量的名稱和類型也是放在類對(duì)象里面的，但是實(shí)例的值是放在實(shí)例對(duì)象里面的

實(shí)例對(duì)象

1、基本信息：

identifierSize個(gè)byte的實(shí)例對(duì)象id
4個(gè)byte的棧序列號(hào)
identifierSize個(gè)byte的類id
4個(gè)byte的占用字節(jié)數(shù)
實(shí)例的變量的值

2、說(shuō)明：

實(shí)例的值為實(shí)例對(duì)象的成員變量值，順序?yàn)楫?dāng)前類的變量值，順序?yàn)轭悓?duì)象基本信息中第11條中的順序，
然后是父類的變量值變量的值基本類型都有默認(rèn)值，引用類型默認(rèn)值為0，占用字節(jié)數(shù)(見類對(duì)象基本信息的第9條)

基本類型數(shù)組

基本信息

identifierSize個(gè)byte的數(shù)組對(duì)象id
4個(gè)byte的棧序列號(hào)
4個(gè)byte的數(shù)組長(zhǎng)度
1個(gè)byte的元素類型
元素的值列表

說(shuō)明

元素的值(見類對(duì)象基本信息的第9條)

對(duì)象數(shù)組

基本信息：

identifierSize個(gè)byte的數(shù)組對(duì)象id
4個(gè)byte的棧序列號(hào)
4個(gè)byte的數(shù)組長(zhǎng)度
identifierSize個(gè)byte的元素類id
元素的值列表

內(nèi)存分配

當(dāng)一個(gè)線程啟動(dòng)的時(shí)候，進(jìn)程會(huì)去系統(tǒng)內(nèi)存生成一個(gè)線程棧
每當(dāng)發(fā)生一次方法調(diào)用，就會(huì)向棧中壓入一個(gè)棧楨，當(dāng)方法調(diào)用完之后，棧楨會(huì)退出
在運(yùn)行過(guò)程中，如果有對(duì)象的new操作的時(shí)候，進(jìn)程會(huì)去堆區(qū)申請(qǐng)一塊內(nèi)存
關(guān)于運(yùn)行時(shí)內(nèi)存的詳細(xì)情況，可以查找相關(guān)的資料

內(nèi)存回收規(guī)則

如果一個(gè)對(duì)象不能騎過(guò)gc root引用可達(dá)，那么這個(gè)對(duì)象就可能要被回收

對(duì)象回收規(guī)則包括

實(shí)例屬性被實(shí)例引用，只有當(dāng)實(shí)例被回收了實(shí)例屬性才能被回收(只針對(duì)強(qiáng)引用)

類對(duì)象被實(shí)例引用，只有當(dāng)一個(gè)類的所有實(shí)例都被回收了，類才能被回收類

對(duì)象的父類，classLoader對(duì)象，signer對(duì)象, protection domain對(duì)象被類引用，只有當(dāng)類被回收了，這些才能被回收

局部變量(線程棧中)的作用域?yàn)橐粋€(gè)大括號(hào)

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