使用 Eclipse Memory Analyzer 進(jìn)行堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件分析
Eclipse Memory Analyzer（MAT）是著名的跨平臺(tái)集成開發(fā)環(huán)境 Eclipse Galileo 版本的 33 個(gè)組成項(xiàng)目中之一，它是一個(gè)功能豐富的 JAVA 堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件分析工具精绎，可以幫助你發(fā)現(xiàn)內(nèi)存漏洞和減少內(nèi)存消耗锌妻。本文主要介紹如何安裝配置 Memory Analyzer，并結(jié)合一個(gè)實(shí)例搁吓，介紹如何利用 MAT 來進(jìn)行堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件分析吭历，找到內(nèi)存泄露的根源毒涧。
0[圖片上傳中。仿吞。捡偏。（3）] 評(píng)論
仇 璐, 軟件工程師, IBM
楊 曉峰, 軟件工程師, IBM
2010 年 7 月 22 日
[圖片上傳中银伟。。傅物。（5）]在 IBM Bluemix 云平臺(tái)上開發(fā)并部署您的下一個(gè)應(yīng)用琉预。
開始您的試用
概述
對(duì)于大型 JAVA 應(yīng)用程序來說，再精細(xì)的測(cè)試也難以堵住所有的漏洞卒暂，即便我們?cè)跍y(cè)試階段進(jìn)行了大量卓有成效的工作也祠，很多問題還是會(huì)在生產(chǎn)環(huán)境下暴露出來近速，并且很難在測(cè)試環(huán)境中進(jìn)行重現(xiàn)堪旧。JVM 能夠記錄下問題發(fā)生時(shí)系統(tǒng)的部分運(yùn)行狀態(tài)崎场，并將其存儲(chǔ)在堆轉(zhuǎn)儲(chǔ) (Heap Dump) 文件中遂蛀，從而為我們分析和診斷問題提供了重要的依據(jù)干厚。
通常內(nèi)存泄露分析被認(rèn)為是一件很有難度的工作蛮瞄，一般由團(tuán)隊(duì)中的資深人士進(jìn)行。不過芹助，今天我們要介紹的 MAT（Eclipse Memory Analyzer）被認(rèn)為是一個(gè)“傻瓜式“的堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件分析工具闲先，你只需要輕輕點(diǎn)擊一下鼠標(biāo)就可以生成一個(gè)專業(yè)的分析報(bào)告伺糠。和其他內(nèi)存泄露分析工具相比，MAT 的使用非常容易训桶，基本可以實(shí)現(xiàn)一鍵到位舵揭，即使是新手也能夠很快上手使用。
MAT 的使用是如此容易置侍，你是不是也很有興趣來親自感受下呢箱叁，那么第一步我們先來安裝 MAT耕漱。
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準(zhǔn)備環(huán)境和測(cè)試數(shù)據(jù)
我們使用的是 Eclipse Memory Analyzer V0.8，Sun JDK 6
安裝 MAT
和其他插件的安裝非常類似灾梦，MAT 支持兩種安裝方式，一種是“單機(jī)版“的能岩，也就是說用戶不必安裝 Eclipse IDE 環(huán)境萧福，MAT 作為一個(gè)獨(dú)立的 Eclipse RCP 應(yīng)用運(yùn)行鲫忍；另一種是”集成版“的，也就是說 MAT 也可以作為 Eclipse IDE 的一部分坝辫，和現(xiàn)有的開發(fā)平臺(tái)集成射亏。
集成版的安裝需要借助 Update Manager智润。
如圖 1 所示，首先通過 Help -> Software Updates... 啟動(dòng)軟件更新管理向?qū)А?br>
圖 1. 安裝插件第一步
http://download.eclipse.org/mat/1.6.1/update-site/
圖 2. 安裝插件第二步
[圖片上傳中更振。饭尝。。（7）]如圖 3 所示实撒，接下來選擇你想要安裝的 MAT 的功能點(diǎn)涉瘾，需要注意的是 Memory Analyzer (Chart) 這個(gè)功能是一個(gè)可選的安裝項(xiàng)目立叛，它主要用來生成相關(guān)的報(bào)表，不過如果需要用到這個(gè)功能其做，你還需要額外的安裝 BIRT Chart Engine。
圖 3. 安裝插件第三步
[圖片上傳中驹沿。蹈胡。审残。（8）]插件安裝完畢，你還需要重新啟動(dòng) Eclipse 的工作平臺(tái)。
比較而言璧坟，單機(jī)版的安裝方式非常簡(jiǎn)單赎懦，用戶只需要下載相應(yīng)的安裝包，然后解壓縮即可運(yùn)行黎茎，這也是被普遍采用的一種安裝方式傅瞻。在下面的例子里盲憎，我們使用的也是單機(jī)版的 MAT。具體的下載要求和地址可參見其產(chǎn)品下載頁面：http://www.eclipse.org/mat/downloads.php溺森。
另外窑眯，如果你需要用 MAT 來分析 IBM JVM 生成的 dump 文件的話磅甩，還需要額外安裝 IBM Diagnostic Tool Framework ，具體的下載和安裝配置步驟請(qǐng)參見：http://www.ibm.com/developerworks/java/jdk/tools/dtfj.html
配置環(huán)境參數(shù)
安裝完成之后铛铁，為了更有效率的使用 MAT，我們還需要做一些配置工作括眠。因?yàn)橥ǔ６灾啦颍治鲆粋€(gè)堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件需要消耗很多的堆空間薄声，為了保證分析的效率和性能，在有條件的情況下德频，我們會(huì)建議分配給 MAT 盡可能多的內(nèi)存資源壹置。你可以采用如下兩種方式來分配內(nèi)存更多的內(nèi)存資源給 MAT表谊。
一種是修改啟動(dòng)參數(shù) MemoryAnalyzer.exe -vmargs -Xmx4g
另一種是編輯文件 MemoryAnalyzer.ini，在里面添加類似信息 -vmargs – Xmx4g难咕。
至此余佃，MAT 就已經(jīng)成功地安裝配置好了挑格，開始進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)吧漂彤。
獲得堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件
巧婦難為無米之炊，我們首先需要獲得一個(gè)堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件立润。為了方便媳板，本文采用的是 Sun JDK 6。通常來說破讨，只要你設(shè)置了如下所示的 JVM 參數(shù)：
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
JVM 就會(huì)在發(fā)生內(nèi)存泄露時(shí)抓拍下當(dāng)時(shí)的內(nèi)存狀態(tài)提陶，也就是我們想要的堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件。
如果你不想等到發(fā)生崩潰性的錯(cuò)誤時(shí)才獲得堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件锌蓄，也可以通過設(shè)置如下 JVM 參數(shù)來按需獲取堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件瘸爽。
-XX:+HeapDumpOnCtrlBreak
除此之外铅忿，還有很多的工具，例如 JMap昼捍，JConsole 都可以幫助我們得到一個(gè)堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件肢扯。本文實(shí)例就是使用 JMap 直接獲取了 Eclipse Galileo 進(jìn)程的堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件蔚晨。您可以使用如下命令：
JMap -dump:format=b,file=<dumpfile> <pid>
不過铭腕，您需要了解到多糠，不同廠家的 JVM 所生成的堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)容上有很多區(qū)別夹孔， MAT 不是一個(gè)萬能工具，它并不能處理所有類型的堆存儲(chǔ)文件只怎。但是比較主流的廠家和格式怜俐，例如 Sun, HP, SAP 所采用的 HPROF 二進(jìn)制堆存儲(chǔ)文件拍鲤，以及 IBM 的 PHD 堆存儲(chǔ)文件等都能被很好的解析（您需要安裝額外的插件汞扎，請(qǐng)參考 相關(guān)說明澈魄，本文不作詳細(xì)解釋）蕾哟。
萬事俱備谭确，接下來，我們就可以開始體驗(yàn)一鍵式的堆存儲(chǔ)分析功能了芬迄。
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生成分析報(bào)告
首先昂秃，啟動(dòng)前面安裝配置好的 Memory Analyzer tool , 然后選擇菜單項(xiàng) File- Open Heap Dump 來加載需要分析的堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件肠骆。文件加載完成后蚀腿，你可以看到如圖 4 所示的界面：
圖 4. 概覽
[圖片上傳中。廓脆。磁玉。（9）]通過上面的概覽蚊伞，我們對(duì)內(nèi)存占用情況有了一個(gè)總體的了解。先檢查一下 MAT 生成的一系列文件氧枣。
圖 5. 文件列表
[圖片上傳中便监。。毁靶。（10）]可以看到 MAT 工具提供了一個(gè)很貼心的功能逊移，將報(bào)告的內(nèi)容壓縮打包到一個(gè) zip 文件胳泉，并把它存放到原始堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件的存放目錄下扇商，這樣如果您需要和同事一起分析這個(gè)內(nèi)存問題的話，只需要把這個(gè)小小的 zip 包發(fā)給他就可以了蔬芥，不需要把整個(gè)堆文件發(fā)給他笔诵。并且整個(gè)報(bào)告是一個(gè) HTML 格式的文件姑子，用瀏覽器就可以輕松打開街佑。
接下來我們就可以來看看生成的報(bào)告都包括什么內(nèi)容，能不能幫我們找到問題所在吧。您可以點(diǎn)擊工具欄上的 Leak Suspects 菜單項(xiàng)來生成內(nèi)存泄露分析報(bào)告剂公，也可以直接點(diǎn)擊餅圖下方的 Reports->Leak Suspects 鏈接來生成報(bào)告纲辽。
圖 6. 工具欄菜單
[圖片上傳中拖吼。。篙议。（11）]
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分析三步曲
通常我們都會(huì)采用下面的“三步曲”來分析內(nèi)存泄露問題：
首先鬼贱，對(duì)問題發(fā)生時(shí)刻的系統(tǒng)內(nèi)存狀態(tài)獲取一個(gè)整體印象。
第二步舟误，找到最有可能導(dǎo)致內(nèi)存泄露的元兇姻乓，通常也就是消耗內(nèi)存最多的對(duì)象
接下來嵌溢，進(jìn)一步去查看這個(gè)內(nèi)存消耗大戶的具體情況，看看是否有什么異常的行為蹋岩。
下面將用一個(gè)基本的例子來展示如何采用“三步曲”來查看生產(chǎn)的分析報(bào)告赖草。
查看報(bào)告之一：內(nèi)存消耗的整體狀況
圖 7. 內(nèi)存泄露分析報(bào)告
[圖片上傳中。星澳。疚顷。（12）]如圖 7 所示，在報(bào)告上最醒目的就是一張簡(jiǎn)潔明了的餅圖禁偎，從圖上我們可以清晰地看到一個(gè)可疑對(duì)象消耗了系統(tǒng) 99% 的內(nèi)存。
在圖的下方還有對(duì)這個(gè)可疑對(duì)象的進(jìn)一步描述如暖。我們可以看到內(nèi)存是由 java.util.Vector 的實(shí)例消耗的笆檀，com.ibm.oti.vm.BootstrapClassLoader 負(fù)責(zé)這個(gè)對(duì)象的加載。這段描述非常短盒至，但我相信您已經(jīng)可以從中找到很多線索了酗洒，比如是哪個(gè)類占用了絕大多數(shù)的內(nèi)存，它屬于哪個(gè)組件等等枷遂。
接下來樱衷，我們應(yīng)該進(jìn)一步去分析問題，為什么一個(gè) Vector 會(huì)占據(jù)了系統(tǒng) 99% 的內(nèi)存酒唉，誰阻止了垃圾回收機(jī)制對(duì)它的回收矩桂。
查看報(bào)告之二：分析問題的所在
首先我們簡(jiǎn)單回顧下 JAVA 的內(nèi)存回收機(jī)制，內(nèi)存空間中垃圾回收的工作由垃圾回收器 (Garbage Collector,GC) 完成的痪伦，它的核心思想是：對(duì)虛擬機(jī)可用內(nèi)存空間侄榴，即堆空間中的對(duì)象進(jìn)行識(shí)別，如果對(duì)象正在被引用网沾，那么稱其為存活對(duì)象癞蚕，反之，如果對(duì)象不再被引用辉哥，則為垃圾對(duì)象桦山，可以回收其占據(jù)的空間食茎，用于再分配膘婶。
在垃圾回收機(jī)制中有一組元素被稱為根元素集合乍赫，它們是一組被虛擬機(jī)直接引用的對(duì)象暂吉，比如，正在運(yùn)行的線程對(duì)象寇窑，系統(tǒng)調(diào)用棧里面的對(duì)象以及被 system class loader 所加載的那些對(duì)象鸦概。堆空間中的每個(gè)對(duì)象都是由一個(gè)根元素為起點(diǎn)被層層調(diào)用的。因此甩骏，一個(gè)對(duì)象還被某一個(gè)存活的根元素所引用窗市，就會(huì)被認(rèn)為是存活對(duì)象，不能被回收饮笛，進(jìn)行內(nèi)存釋放咨察。因此，我們可以通過分析一個(gè)對(duì)象到根元素的引用路徑來分析為什么該對(duì)象不能被順利回收福青。如果說一個(gè)對(duì)象已經(jīng)不被任何程序邏輯所需要但是還存在被根元素引用的情況摄狱，我們可以說這里存在內(nèi)存泄露。
現(xiàn)在无午，讓我們開始真正的尋找內(nèi)存泄露之旅媒役，點(diǎn)擊“Details ”鏈接，可以看到如圖 8 所示對(duì)可疑對(duì)象 1 的詳細(xì)分析報(bào)告宪迟。
圖 8. 可疑對(duì)象 1 的詳細(xì)分析報(bào)告
[圖片上傳中酣衷。。次泽。（13）]我們查看下從 GC 根元素到內(nèi)存消耗聚集點(diǎn)的最短路徑：
圖 9. 從根元素到內(nèi)存消耗聚集點(diǎn)的最短路徑
[圖片上傳中穿仪。。意荤。（14）]我們可以很清楚的看到整個(gè)引用鏈啊片，內(nèi)存聚集點(diǎn)是一個(gè)擁有大量對(duì)象的集合，如果你對(duì)代碼比較熟悉的話玖像，相信這些信息應(yīng)該能給你提供一些找到內(nèi)存泄露的思路了钠龙。
接下來，我們?cè)倮^續(xù)看看御铃，這個(gè)對(duì)象集合里到底存放了什么，為什么會(huì)消耗掉如此多的內(nèi)存沈矿。
圖 10. 內(nèi)存消耗聚集對(duì)象信息
[圖片上傳中上真。。羹膳。（15）]在這張圖上睡互，我們可以清楚的看到，這個(gè)對(duì)象集合中保存了大量 Person 對(duì)象的引用，就是它導(dǎo)致的內(nèi)存泄露就珠。
至此寇壳，我們已經(jīng)擁有了足夠的信息去尋找泄露點(diǎn)，回到代碼妻怎，我們發(fā)現(xiàn)壳炎，是下面的代碼導(dǎo)致了內(nèi)存泄露 :
清單 1. 內(nèi)存泄漏的代碼段
while (1<2) { Person person = new Person("name","address",i); v.add(person); person = null; }
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總結(jié)
從上面的例子我們可以看到用 MAT 來進(jìn)行堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件分析，尋找內(nèi)存泄露非常簡(jiǎn)單逼侦，尤其是對(duì)于新手而言匿辩，這是一個(gè)很好的輔助分析工具。但是榛丢，MAT 絕對(duì)不僅僅是一個(gè)“傻瓜式”內(nèi)存分析工具铲球，它還提供很多高級(jí)功能，比如 MAT 支持用 OQL（Object Query Language）對(duì) heap dump 中的對(duì)象進(jìn)行查詢晰赞，支持對(duì)線程的分析等稼病，有關(guān)這些功能的使用可以參考 MAT 的幫助文檔。
參考資料
您可以查看 Eclipse 的 MAT 項(xiàng)目首頁掖鱼，了解 MAT 的最新動(dòng)態(tài)然走。
訪問 developerWorks Open source 專區(qū)獲得豐富的 how-to 信息、工具和項(xiàng)目更新以及 最受歡迎的文章和教程锨用，幫助您用開放源碼技術(shù)進(jìn)行開發(fā)丰刊，并將它們與 IBM 產(chǎn)品結(jié)合使用。
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