使用MAT分析线上问题实战

概述

MAT，​​下载地址​​，Eclipse Memory Analysis Tools，一个分析Java堆数据的专业工具，可以计算出内存中对象的实例数量、占用空间大小、引用关系等，可得知哪些线程阻止垃圾收集器的回收工作，从而定位内存泄漏的原因。

什么时候会用到MAT?

1. OutOfMemoryError时，触发Full GC，但空间却回收不了，引发内存泄露
2. Java服务器系统异常，如load飙高，io异常，或线程死锁等，都可能通过分析堆中的内存对象来定位原因

分析堆转储文件需要消耗很多的堆空间，为保证分析的效率和性能，建议给MAT分配尽可能多的内存资源。两种方式：

1. 修改启动参数​​MemoryAnalyzer.exe -vmargs -Xmx4g​​
2. 编辑文件​​MemoryAnalyzer.ini​​​添加​​-vmargs – Xmx4g​​

生成堆转储文件

简单来说使用​​jmap -dump​​​命令可以生成堆转储文件。首先需要执行进程ID，即PID。通过​​top​​​或​​jps​​​命令拿到Java进程​​pid​​。

具体执行命令：​​jmap -dump:format=b,file=heap.hprof <pid>​​

如果执行命令报错：

Unable to open socket file: target process not responding or HotSpot VM not loaded.The -F option can be used when the target process is not responding

则执行命令：​​jmap -F -dump:format=b,file=heap.hprof <pid>​​ 命令执行时，JVM会将整个heap的信息dump写入到一个文件，heap如果比较大的话，就会导致这个过程比较耗时，且执行过程中为保证dump的信息是可靠的，会暂停应用。

可通过​​-d64​​​来解决：​​jmap -F -J -d64 -dump:format=b,file=dump.bin PID​​

一般dump下来的文件有几个G，如果dump下来的文件只有一两百M，说明jmap命令执行有问题，需多执行几次才能得出正常结果，这个时候可以选用​​gcore​​把整个内存dump出来，然后再使用jmap把core dump转换成heap dump。

做法就是用gcore 1234命令来生成c版的core文件，再用命令jmap -dump:format=b,file=heap.hprof /bin/java core.1234.

概念

Shallow Size

Shallow size就是对象本身占用内存的大小，不包含其引用的对象。常规对象（非数组）的 Shallow size 由其成员变量的数量和类型决定。数组的 shallow size 由数组元素的类型（对象类型、基本类型）和数组长度决定。

在 32 位系统上，对象头占用 8 字节。int 占用 4 字节，不管成员变量（对象或数组）是否引用其他对象（实例）或赋值为 null 它始终占用 4 字节。对于 String 对象实例来说，它有三个 int 成员（34=12 字节）、一个 char[] 成员（14=4 字节）以及一个对象头（8 字节），总共 34 +14+8=24 字节。

注意JDK 版本区别：

public final class String implements java.io.Serializable, Comparable<String>, CharSequence {
    /** The value is used for character storage. */
    private final char value[];

    /** The offset is the first index of the storage that is used. */
    private final int offset;

    /** The count is the number of characters in the String. */
    private final int count;

    /** Cache the hash code for the string */
    private int hash; // Default to 0
}

Retained Size

对象的 Retained Size = 对象本身的 Shallow Size + 对象能直接或间接访问到对象的 Shallow Size。即，Retained Size 就是该对象被 Gc 之后所能回收内存的总和。即，该对象到其他对象有引用关系并且该引用对象到 Gc Root 节点是不可达的。总之，Retained size 是一个整体度量，能反映内存结构和对象图的依赖关系，还可以找到根节点。在进行GC时，如果实例对象到 Gc Root 是不可达的，那么该对象会被回收。

Heap Size

堆的大小，当资源增加，当前堆的空间不够时，系统会增加堆的大小，若超过上限（如 64M，阈值视平台而定）则会被杀掉 。

Allocated

堆中已分配的大小，即 App 应用实际占用的内存大小，资源回收后，此项数据会变小。

建议：若单一操作反复进行，堆大小一直增加，则有内存泄露的隐患，可采用 MAT 进一步查看。

问题

Java heap space

打开​​dump1.phrof​​文件失败，报错信息如下：

解决方案：

编辑​​MemoryAnalyzer.ini​​​文件，修改​​-Xmx1024m​​​为​​-Xmx2048m​​，当然也可以修改为其他数值，大于1024即可，然后得是2的n次方。参考链接见文末。

The HPROF parser encountered a violation

打开​​dump1.phrof​​文件失败，报错信息如下：

详细的报错日志：

The HPROF parser encountered a violation of the HPROF specification that it could not safely handle. This could be due to file truncation or a bug in the JVM. Please consider filing a bug at eclipse.org. To continue parsing the dump anyway, you can use -DhprofStrictnessWarning=true or set the strictness mode under Preferences > HPROF Parser > Parser Strictness. See the inner exception for details.
The HPROF parser encountered a violation of the HPROF specification that it could not safely handle. This could be due to file truncation or a bug in the JVM. Please consider filing a bug at eclipse.org. To continue parsing the dump anyway, you can use -DhprofStrictnessWarning=true or set the strictness mode under Preferences > HPROF Parser > Parser Strictness. See the inner exception for details.
(Possibly) Invalid HPROF file: Expected to read another 3,458,508,632 bytes, but only 125,883,023 bytes are available for heap dump record 0x21 at 0x8114f34a.
(Possibly) Invalid HPROF file: Expected to read another 3,458,508,632 bytes, but only 125,883,023 bytes are available for heap dump record 0x21 at 0x8114f34a.

解决方案：
考虑到上面的问题1，没有Google搜索，直接在配置文件​​​MemoryAnalyzer.ini​​​里面增加一行配置：​​-DhprofStrictnessWarning=true​​​，重启MAT，重新打开​​dump1.phrof​​文件，解析成功。

实战

打开一个​​.hprof​​文件，主要有三个模块，左侧顶部的Inspector，左侧底部如下信息：

右侧主面板：

• 工具栏及Overview
• Details：概要信息，如空间大小、类的数量、对象实例数量、类加载器等
• Biggest Objects by Retained Size：以饼状图给出大对象，鼠标移动到饼图某个区域上方，在左侧会看到对象的详细信息
• Atcion提供多种分析维度：

• Histogram：按类列出内存中的对象，对象的个数以及大小
• Dominator Tree：支配树，分析对象的引用关系
• Top Consumers：
• Duplicate Classes：

• Reports：

• Leak Suspects：分析内存泄漏
• Top Components：

• Step By Step：

概念：
Shallow Heap：类对象本身占用内存大小，不包含其引用的对象内存
Retained Heap：对象自己占用内存 + 关联引用对象占用大小。相对于shallow heap，RetainedHeap可以更精确的反映一个对象实际占用的大小（因为如果该对象释放，retained heap都可以被释放）。
Retained Set：指这个对象本身和他持有引用的对象以及这些引用对象的Retained Set所占内存大小的总和

Histogram

该视图以Class类的维度展示每个Class类的实例存在的个数、占用的[Shallow内存]和[Retained内存]大小，可分别降序显示（升序没有意义），尤其是对Retained内存降序展示，

还可以按照对象或Class引用和被引用展示：List objects or Show objects by class：

• with incoming references：列出哪些类引入该类
• with outgoing references：出该类引用哪些类

多数情况下，在Histogram视图看到实例对象数量比较多的类都是一些基础类型，如char[]（因为其构成String）、String、byte[]，所以仅从这些是无法判断出具体导致内存泄露的类或者方法的，可以使用 List objects 或 Merge Shortest Paths to GC roots–>exclude all phantom/weak/soft etc.reference(排除所有虚弱软引用)–>查看剩余未被回收的强引用对象占用原因 等功能继续钻取数据。如果Histogram视图展示的数量多的实例对象不是基础类型，是有嫌疑的某个类，如项目代码中的bean类型，那么就要重点关注了。

打开方式：

1. Overview > Actions > The Histogram
2. 工具栏 > Histogram

Dominator Tree

支配树，分析对象的引用关系。 对象内存占用&占比

dominate_tree -> 对象调用堆栈树-查找内存占用最高对象(Retained Heap倒叙排序) -> Paths to GC Roots -> exclude all phantom/weak/soft etc.reference(排除所有虚弱软引用) -查找GC Root线程-> 定位未释放内存代码段

Actions > dominator_tree (查看堆中内存占用最高的对象的线程调用堆栈) -> 对象调用堆栈树-查找内存占用最高对象(Retained Heap倒叙排序) -> Paths to GC Roots -> exclude all phantom/weak/soft etc.reference (排除所有虚弱软引用) -查找GC Root线程 -> 查找未释放的内存占用最高的代码逻辑段(很可能是产生内存溢出代码)

Leak Suspects

打开方式：

1. Overview > Reports > Leak Suspects
2. 工具栏 > Run Expect System Test > Leak Suspects

自动分析内存泄露可疑点，给出一份可疑分析报告。MAT将报告内容压缩打包到一个zip文件，并放在原始堆转储文件的目录下，一般命名为​​xxx_Leak_Suspects.zip​​，xxx是dump文件名，zip包文件很小，方便分发共享，请教他人协助排查内存泄露问题；报告是HTML文件。

以饼状图给出可疑的内存泄漏点，Details明细

OQL

Object Query Language，类似于SQL，能够用来查询当前内存中满足指定条件的所有对象。

Thread Overview

可看到：线程对象/线程栈信息、线程名、Shallow Heap、Retained Heap、类加载器、是否Daemon线程等信息。结合左侧的对象属性区域，可以更方便的看清线程中对象的具体情况。

打开方式：工具栏

Query Browser

对比dump堆栈文件

复杂的内存泄漏情况，需要通过对比hpof文件来进行分析。
生成第一个hpof文件，进行一段时间操作，再生成第二个hpof文件。用MAT打开这两个hpof文件。
将第一个和第二个hpof文件的Dominator Tree或者Histogram添加到Compare Basket中，之后选中2个文件对比即可
2个dump文件对比寻找波动差异(关注差异波动大的对象)

参考

• ​​MAT open heap dump file failed with java heap space​​
• ​​Eclipse Memory Analyzer Tool Help​​
• ​​使用MAT分析线上故障(一) - 视图&功能篇​​