快捷導(dǎo)航

深度分析java dump文件

更新時間：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運行時內(nèi)存的一份快照，利用它可以分析是否存在內(nèi)存浪費，可以檢查內(nèi)存管理是否合理，當(dāng)發(fā)生OOM的時候，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運行時內(nèi)存的一份快照，利用它可以分析是否存在內(nèi)存浪費，可以檢查內(nèi)存管理是否合理，當(dāng)發(fā)生OOM的時候，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

獲取JVM dump文件

獲取dump文件的方式分為主動和被動

主動方式：

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，可以界面操作進行dump內(nèi)存

4.通過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)

被動方式：

被動方式就是我們通常的OOM事件了，通過設(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, 時間4部分組成

1、musk：4個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byte數(shù)字，值為4或者8，表示一個引用所占用的byte數(shù)

4、time：8個byte，dump文件生成時間

java一個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，每生成一個對象它們就需要給它們賦初始值，分配空間

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

例如定義一個類

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

當(dāng)我們在new Person()的時候

它就需要申請一個空間，空間大小為對象頭大小+4+identifierSize+8個byte

對象大小的測量：

jdk提供一個測試對象占用內(nèi)存大小的工具Instrumentation，但是Instrumentation沒法直接引用到，需要通過agent來引用到
定義一個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

每個塊都是塊頭和塊體組成

塊頭

塊頭由1個byte的塊類型，4個byte的時間time，4個byte的長度表示此內(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byte的字符串id，后面是(length-identifierSize)個byte的字符串內(nèi)容(后續(xù)對字符串是直接引用的這里面的id)

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

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

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

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

gc root

gc root有4種結(jié)構(gòu)，8種類型

1,identifierSize個byte的對象id，類型有SYSTEM_CLASS,BUSY_MONITOR, 及未UNKNOWN

2.identifierSize個byte的對象id，4個byte的線程序列號，類型有NATIVE_STACK，THREAD_BLOCK

3.identifierSize個byte的對象id，4個byte的線程序列號，4個byte的棧楨深度，類型有JAVA_LOCAL，NATIVE_LOCAL

4.identifierSize個byte的對象id，identifierSize個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gc root都指向一個初始對象，無法追溯的對象是要被回收掉的

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

類對象

基本信息

1.identifierSize個byte的類對象id

2.4個byte的棧序列號

3.identifierSize個byte的父類對象id，

4.identifierSize個byte的classLoader對象id，

5.identifierSize個byte的Signer對象id，

6.identifierSize個byte的protection domain對象id，

7.identifierSize個byte的保留id1和id2,

8.4個byte的類實例對象大小，

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

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

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

說明

（1）類里面的常量很多地方都沒有用上，所以常量個數(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象里面的，成員變量的名稱和類型也是放在類對象里面的，但是實例的值是放在實例對象里面的

實例對象

1、基本信息：

identifierSize個byte的實例對象id
4個byte的棧序列號
identifierSize個byte的類id
4個byte的占用字節(jié)數(shù)
實例的變量的值

2、說明：

實例的值為實例對象的成員變量值，順序為當(dāng)前類的變量值，順序為類對象基本信息中第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)(見類對象基本信息的第9條)

基本類型數(shù)組

基本信息

identifierSize個byte的數(shù)組對象id
4個byte的棧序列號
4個byte的數(shù)組長度
1個byte的元素類型
元素的值列表

說明

元素的值(見類對象基本信息的第9條)

對象數(shù)組

基本信息：

identifierSize個byte的數(shù)組對象id
4個byte的棧序列號
4個byte的數(shù)組長度
identifierSize個byte的元素類id
元素的值列表

內(nèi)存分配

當(dāng)一個線程啟動的時候，進程會去系統(tǒng)內(nèi)存生成一個線程棧
每當(dāng)發(fā)生一次方法調(diào)用，就會向棧中壓入一個棧楨，當(dāng)方法調(diào)用完之后，棧楨會退出
在運行過程中，如果有對象的new操作的時候，進程會去堆區(qū)申請一塊內(nèi)存
關(guān)于運行時內(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

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

對象回收規(guī)則包括

實例屬性被實例引用，只有當(dāng)實例被回收了實例屬性才能被回收(只針對強引用)

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

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

局部變量(線程棧中)的作用域為一個大括號

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