Java认证辅导:关于java内存查看与分析

会计考友 · 发表于 2012-8-4 12:44:44

Java认证辅导:关于java内存查看与分析
业界有很多强大的java profile的工具，比如Jporfiler，yourkit，这些收费的东西我就不想说了，想说的是，其实java自己就提供了很多内存监控的小工具，下面列举的工具只是一小部分，仔细研究下jdk的工具，还是蛮有意思的呢：）
1：gc日志输出
在jvm启动参数中加入 -XX：+PrintGC -XX：+PrintGCDetails -XX：+PrintGCTimestamps -XX：+PrintGCApplicationStopedTime，jvm将会按照这些参数顺序输出gc概要信息，详细信息，gc时间信息，gc造成的应用暂停时间。如果在刚才的参数后面加入参数 -Xloggc：文件路径，gc信息将会输出到指定的文件中。其他参数还有
-verbose:gc和-XX：+PrintTenuringDistribution等。
2：jconsole
jconsole是jdk自带的一个内存分析工具，它提供了图形界面。可以查看到被监控的jvm的内存信息，线程信息，类加载信息，MBean信息。
jconsole位于jdk目录下的bin目录，在windows下是jconsole.exe，在unix和linux下是jconsole.sh，jconsole可以监控本地应用，也可以监控远程应用。要监控本地应用，执行jconsole pid，pid就是运行的java进程id，如果不带上pid参数，则执行jconsole命令后，会看到一个对话框弹出，上面列出了本地的java进程，可以选择一个进行监控。如果要远程监控，则要在远程服务器的jvm参数里加入一些东西，因为jconsole的远程监控基于jmx的，关于jconsole详细用法，请见专门介绍jconsle的文章，我也会在博客里专门详细介绍jconsole。
3:jviusalvm
在JDK6 update 7之后，jdk推出了另外一个工具：jvisualvm，java可视化虚拟机，它不但提供了jconsole类似的功能，还提供了jvm内存和cpu实时诊断，还有手动dump出jvm内存情况，手动执行gc。
和jconsole一样，运行jviusalvm，在jdk的bin目录下执行jviusalvm，windows下是jviusalvm.exe，linux和unix下是jviusalvm.sh。
4：jmap
jmap是jdk自带的jvm内存分析的工具，位于jdk的bin目录。jdk1.6中jmap命令用法：
Usage：
jmap -histo 《pid》
（to connect to running process and print histogram of java object heap
jmap -dump：《dump-options》《pid》
（to connect to running process and dump java heap）
dump-options：
format=b binary default
file=《file》 dump heap to 《file》
Example： jmap -dump:format=b，file=heap.bin 《pid》
jmap -histo 《pid》在屏幕上显示出指定pid的jvm内存状况。以我本机为例，执行该命令，屏幕显示：
num #instances #bytes class name

----------------------------------------------
1： 24206 2791864 《constMethodKlass》
2： 22371 2145216 ［C
3： 24206 1940648 《methodKlass》
4： 1951 1364496 《constantPoolKlass》
5： 26543 1282560 《symbolKlass》
6： 6377 1081744 ［B
7： 1793 909688 《constantPoolCacheKlass》
8： 1471 614624 《instanceKlassKlass》
9： 14581 548336 ［Ljava.lang.Object;
10： 3863 513640 ［I
11： 20677 496248 java.lang.String
12： 3621 312776 ［Ljava.util.HashMap$Entry;
13： 3335 266800 java.lang.reflect.Method
14： 8256 264192 java.io.ObjectStreamClass$WeakClassKey
15： 7066 226112 java.util.TreeMap$Entry
16： 2355 173304 ［S
17： 1687 161952 java.lang.Class
18： 2769 150112 ［［I
19： 3563 142520 java.util.HashMap
20： 5562 133488 java.util.HashMap$Entry
Total 239019 17140408
为了方便查看，我删掉了一些行。从上面的信息很容易看出，#instance指的是对象数量，#bytes指的是这些对象占用的内存大小，class name指的是对象类型。
再看jmap的dump选项，这个选项是将jvm的堆中内存信息输出到一个文件中，在我本机执行
jmap -dump:file=c：\dump.txt 340
注意340是我本机的java进程pid，dump出来的文件比较大有10几M，而且我只是开了tomcat，跑了一个很简单的应用，且没有任何访问，可以想象，大型繁忙的服务器上，dump出来的文件该有多大。需要知道的是，dump出来的文件信息是很原始的，绝不适合人直接观看，而jmap -histo显示的内容又太简单，例如只显示某些类型的对象占用多大内存，以及这些对象的数量，但是没有更详细的信息，例如这些对象分别是由谁创建的。那这么说，dump出来的文件有什么用呢？当然有用，因为有专门分析jvm的内存dump文件的工具。
5：jhat
上面说了，有很多工具都能分析jvm的内存dump文件，jhat就是sun jdk6及以上版本自带的工具，位于jdk的bin目录，执行 jhat -J -Xmx512m ［file］，file就是dump文件路径。jhat内置一个简单的web服务器，此命令执行后，jhat在命令行里显示分析结果的访问地址，可以用-port选项指定端口，具体用法可以执行jhat -heap查看帮助信息。访问指定地址后，就能看到页面上显示的信息，比jmap -histo命令显示的丰富得多，更为详细。
6：eclipse内存分析器
上面说了jhat，它能分析jvm的dump文件，但是全部是文字显示，eclipse memory analyzer，是一个eclipse提供用于分析jvm 堆dump的插件，网址为 http://www.eclipse.org/mat ，它的分析速度比jhat快，分析结果是图形界面显示，比jhat的可读性更高。其实jvisualvm也可以分析dump文件，也是有图形界面显示的。
7：jstat
如果说jmap倾向于分析jvm内存中对象信息的话，那么jsta就是倾向于分析jvm内存的gc情况。都是jvm内存分析工具，但显然，它们是从不同维度来分析的。jsat常用的参数有很多，如 -gc，-gcutil，-gccause，这些选项具体作用可查看jsat帮助信息，我经常用-gcutil，这个参数的作用不断的显示当前指定的jvm内存的垃圾收集的信息。
我在本机执行 jstat -gcutil 340 10000，这个命令是每个10秒钟输出一次jvm的gc信息，10000指的是间隔时间为10000毫秒。屏幕上显示如下信息（我只取了第一行，因为是按的一定频率显示，所以实际执行的时候，会有很多行）：
S0 S1 E O P YGC YGCT FGC FGCT GCT
54.62 0.00 42.87 43.52 86.24 1792 5.093 33 7.670 12.763
额……怎么说呢，要看懂这些信息代表什么意思，还必须对jvm的gc机制有一定的了解才行啊。其实如果对sun的 hot spot jvm的gc比较了解的人，应该很容易看懂这些信息，但是不清楚gc机制的人，有点莫名其妙，所以在这里我还是先讲讲sun的jvm的gc机制吧。说到gc，其实不仅仅只是java的概念，其实在java之前，就有很多语言有gc的概念了，gc嘛就是垃圾收集的意思，更多的是一种算法性的东西，而跟具体语言没太大关系，所以关于gc的历史，gc的主流算法我就不讲了，那扯得太远了，扯得太远了就是扯淡。sun现在的jvm，内存的管理模型是分代模型，所以gc当然是分代收集了。分代是什么意思呢？就是将对象按照生命周期分成三个层次，分别是：新生代，旧生代，持久代。对象刚开始分配的时候，大部分都在新生代，当新生代gc提交被触发后了，执行一次新生代范围内的gc，这叫minor gc，如果执行了几次minor gc后，还有对象存活，将这些对象转入旧生代，因为这些对象已经经过了组织的重重考验了哇。旧生代的gc频率会更低一些，如果旧生代执行了gc，那就是full gc，因为不是局部gc，而是全内存范围的gc，这会造成应用停顿，因为全内存收集，必须封锁内存，不许有新的对象分配到内存，持久代就是一些jvm期间，基本不会消失的对象，例如class的定义，jvm方法区信息，例如静态块。需要主要的是，新生代里又分了三个空间：eden，susvivor0，susvivor1，按字面上来理解，就是伊甸园区，幸存1区，幸存2区。新对象分配在eden区中，eden区满时，采用标记-复制算法，即检查出eden区存活的对象，并将这些对象复制到是s0或s1中，然后清空eden区。jvm的gc说开来，不只是这么简单，例如还有串行收集，并行收集，并发收集，还有着名的火车算法，不过那说得太远了，现在对这个有大致了解就好。说到这里，再来看一下上面输出的信息：
S0 S1 E O P YGC YGCT FGC FGCT GCT
54.62 0.00 42.87 43.52 86.24 1792 5.093 33 7.670 12.763
S0：新生代的susvivor0区，空间使用率为5462%
S1：新生代的susvivor1区，空间使用率为0.00%（因为还没有执行第二次minor收集）
E:eden区，空间使用率42.87%
O：旧生代，空间使用率43.52%
P：持久带，空间使用率86.24%
YGC:minor gc执行次数1792次
YGCT:minor gc耗费的时间5.093毫秒
FGC:full gc执行次数33
FGCT:full gc耗费的时间7.670毫秒
GCT:gc耗费的总时间12.763毫秒
怎样选择工具
上面列举的一些工具，各有利弊，其实如果在开发环境，使用什么样的工具是无所谓的，只要能得到结果就好。但是在生产环境里，却不能乱选择，因为这些工具本身就会耗费大量的系统资源，如果在一个生产服务器压力很大的时候，贸然执行这些工具，可能会造成很意外的情况。最好不要在服务器本机监控，远程监控会比较好一些，但是如果要远程监控，服务器端的启动脚本要加入一些jvm参数，例如用jconsloe远程监控tomcat或jboss等，都需要设置jvm的jmx参数，如果仅仅只是分析服务器的内存分配和gc信息，强烈推荐，先用jmap导出服务器端的jvm的堆dump文件，然后再用jhat，或者jvisualvm，或者eclipse内存分析器来分析内存状况。
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