Java堆转储：您可以完成任务吗？

如果您像我一样对Java性能充满热情，那么堆转储分析对您来说应该不是一个谜。如果是这样，那么好消息是您将有机会提高您的Java故障诊断技能和JVM知识。

JVM现已发展到今天，与旧的JDK 1.0 – JDK 1.4天相比，今天生成和分析JVM堆转储要容易得多。

堆转储分析不应视为替代配置文件和JVM分析工具（例如JProfiler或Plumbr），而是可以互补的。在对Java堆内存泄漏和java.lang.OutOfMemoryError问题进行故障排除时，此功能特别有用。

这篇文章将为您提供JVM堆转储的概述以及对它的期望。它还将提供有关如何以及何时应该花时间分析堆转储的建议。未来的文章将包括有关分析过程本身的教程。

Java堆转储概述

JVM堆转储基本上是给定时间的Java堆内存的“快照”。它与作为线程快照的JVM线程转储完全不同。

此类快照包含有关Java对象和在Java堆上分配的类的低级详细信息，例如：

Java对象，例如Class，字段，原始值和引用
与类加载器相关的数据，包括静态字段（对于类加载器泄漏问题很重要）
可从堆外部访问的垃圾收集根或对象（系统类加载器已加载资源，例如rt.jar，JNI或本机变量，线程，Java Locals等）
与线程相关的数据和堆栈（对于突然出现的Java堆增加问题特别有用，尤其是与线程转储分析结合使用时）

请注意，通常建议在完整GC之后生成堆转储，以消除未引用对象中不必要的“噪音”。

分析保留给精英？

在过去的十年中，与生产支持团队一起工作时，我发现一个普遍的误解是给人留下深刻印象，即更深入的分析任务（例如性能分析，堆转储或线程转储分析）留给了“精英”或产品供应商（Oracle，IBM等）。。

我完全不同意。

作为Java开发人员，您编写的代码可能在高度并发的线程环境中运行，从而在JVM上管理数百个对象。您不仅要担心并发问题，还要担心垃圾回收和应用程序的内存占用。由于您是应用程序的专家，因此您处于执行此分析的最佳位置。

在下面找到您应该能够回答的典型问题：

根据负载预测，需要多少个并发线程来并发运行我的应用程序？每个活动线程在完成任务之前要消耗多少内存？
我的应用程序的静态内存占用量是多少？（库，类加载器占用空间，内存中缓存数据结构等）
负载下我的应用程序的动态内存占用量是多少？（会话足迹等）
您是否对应用程序进行了概要分析，以防内存泄漏？

负载测试，对应用程序进行性能分析以及分析Java堆转储（例如：在负载测试或生产问题期间捕获）将使您能够回答上述问题。然后，您将可以实现以下目标：

降低生产实施后出现性能问题的风险
通过为生产和产能管理团队提供额外的指导和事实，为您的工作和客户增加价值；允许他们采取适当的IT改进措施
分析影响客户IT生产环境的内存泄漏或占用空间问题的根本原因
通过学习这些性能分析原理和技术来提高您的技术技能
通过提高您对JVM，垃圾回收和Java对象生命周期的了解来提高JVM技能

您想要了解的最后一件事是技能“高原”。如果您不喜欢这种类型的分析，那么我的建议如下：

要求团队中更高级的成员执行堆转储分析并确定他的工作和方法
一旦您感到更自在，就请自己自愿执行相同的分析（针对不同的问题案例），这一次请一位经验丰富的成员来完成您的分析工作
最终，学生（您）将成为导师

何时使用

每次遇到Java堆问题（例如OutOfMemoryError）时，都不应分析JVM堆转储。由于这可能是一个耗时的分析过程，因此我建议针对以下情况进行此分析：

需要了解和调整您的应用程序和/或周围的API或Java EE容器本身的内存占用量
Java堆内存泄漏故障排除
Java类加载器内存泄漏
突然的Java堆增加问题或触发事件（必须与线程转储分析结合起来作为起点）

现在，在下面找到与堆转储分析相关的一些限制：

JVM堆转储生成是一项繁重的计算任务，它将使您的JVM挂起直到完成。需要进行适当的尽职调查，以减少对生产环境的影响
分析堆转储不会提供完整的Java进程内存占用量，例如本机堆。为此，您将需要依赖其他工具和OS命令
您可能会遇到打开和解析从旧版本的JDK（例如1.4或1.5）生成的堆转储时遇到的问题

堆转储生成技术

JVM堆转储通常是通过以下2个操作生成的：

由于java.lang.OutOfMemoryError（例如Java Heap，PermGen或本机堆耗尽）而自动生成或触发
通过使用诸如jmap，VisualVM（通过JMX）或OS级命令之类的工具手动生成

＃自动触发的堆转储

如果您使用的是HotSpot Java VM 1.5+或JRockit R28 +，则需要在JVM启动时在下面添加以下参数：

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

上面的参数将使HotSpot VM在OOM事件之后自动生成堆转储。这些JVM类型的堆转储格式为HPROF（* .hprof）。

如果您使用的是IBM JVM 1.4.2+，那么默认情况下会启用OOM事件导致的堆转储。 IBM JVM的堆转储格式为PHD（* .phd）。

＃手动触发的堆转储

可以按以下方式手动生成JVM堆转储：

jmap在HotSpot 1.5+中的使用
VisualVM for HotSpot 1.6+的使用*推荐*

**请对您的生产环境进行适当的尽职调查，因为JVM堆转储生成是一个侵入性过程，它将使您的JVM进程挂起直到完成**

如果使用的是IBM JVM 1.4.2，则需要从JVM启动中添加以下环境变量：

export IBM_HEAPDUMP=true
export IBM_HEAP_DUMP=true

对于IBM JVM 1.5+，您将需要在Java启动时添加以下参数：

-Xdump:heap

例如：

java -Xdump:none -Xdump:heap:events=vmstop,opts=PHD+CLASSIC
JVMDUMP006I Processing Dump Event 'vmstop', detail '#00000000' - Please Wait.
JVMDUMP007I JVM Requesting Heap Dump using
'C:\sdk\jre\bin\heapdump.20050323.142011.3272.phd'
JVMDUMP010I Heap Dump written to
C:\sdk\jre\bin\heapdump.20050323.142011.3272.phd
JVMDUMP007I JVM Requesting Heap Dump using
'C:\sdk\jre\bin\heapdump.20050323.142011.3272.txt'
JVMDUMP010I Heap Dump written to
C:\sdk\jre\bin\heapdump.20050323.142011.3272.txt
JVMDUMP013I Processed Dump Event 'vmstop', detail '#00000000'.

请查看IBM JVM1.5 +的Xdump文档。

对于Linux和AIX®，通过kill –QUIT或kill -3发送IBM JVM堆转储信号。此OS命令将触发JVM堆转储生成（PHD格式）。

我建议您查看MAT摘要页面，以了解如何通过各种JVM和OS组合获取JVM堆转储。

堆转储分析工具

我推荐的用于打开和分析JVM堆转储的主要工具是Eclipse Memory Analyzer （MAT）。到目前为止，这是SAP和IBM等贡献者中最好的工具。该工具提供了丰富的界面和先进的堆转储分析功能，其中包括“泄漏可疑”报告。 MAT还支持HPROF和PHD堆转储格式。

我建议在较早的文章中获得有关如何使用MAT和分析您的第一个JVM堆转储的快速教程。我也有一些堆转储分析案例研究对您的学习过程很有用。