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教你用MAT工具分析Java堆內(nèi)存泄漏問題的解決方法

更新時(shí)間：2021年06月25日 14:08:24 作者：朱季謙

今天給大家?guī)淼氖顷P(guān)于Java的相關(guān)知識(shí),文章圍繞著如何使用MAT工具分析Java堆內(nèi)存泄漏問題的解決方法展開,文中有非常詳細(xì)的介紹及代碼示例,需要的朋友可以參考下

一、MAT概述與安裝

MAT，全稱Memory Analysis Tools，是一款分析Java堆內(nèi)存的工具，可以快速定位到堆內(nèi)泄漏問題。該工具提供了兩種使用方式，一種是插件版，可以安裝到Eclipse使用，另一種是獨(dú)立版，可以直接解壓使用。

我把獨(dú)立版MAT安裝包放到了網(wǎng)盤上,方便直接下載

鏈接: https://pan.baidu.com/s/1DVHlHuSfi_4TVl2ei5YuLA

提取碼: 42qt

獨(dú)立版解壓后，其內(nèi)部文件是這樣的——

這里有一個(gè)MemoryAnalyzer.ini文件，里面有一個(gè)Xmx參數(shù)，默認(rèn)是-Xmx1024m，這代表MAT的最大內(nèi)存大小，根據(jù)具體分析的dump文件大小來做適當(dāng)調(diào)整。

點(diǎn)擊MemoryAnalyzer.exe，啟動(dòng)完成后，即可以使用它來檢查定位內(nèi)存泄漏相關(guān)的問題了。

二、內(nèi)存泄漏案例分析

下面，我會(huì)結(jié)合一個(gè)小案例來分享MAT的使用。

首先，用IDEA建立一個(gè)測(cè)試類——

public class example {
    public static void main(String[] args)  {
        List<User> list=new ArrayList<>();
        while (true){
            list.add(new User());
        }
    }
}

class User {
    private String name="demo";
    public User() {
    }
}

給這個(gè)測(cè)試類設(shè)置虛擬機(jī)參數(shù)，設(shè)置如：-Xms2m -Xmx2m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:HeapDumpPath=D:/local_system/git/demo/heapdump.hprof

這幾個(gè)參數(shù)的意義是：

-Xms2m -Xmx2m：堆最小內(nèi)存為2M，最大內(nèi)存為2M。這里沒有顯示設(shè)置新生代大小，它會(huì)自動(dòng)分配新生代大小，分配完剩下的，就是老年代大小了。

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError：指發(fā)生內(nèi)存溢出的時(shí)候，會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)二進(jìn)制的堆快照文件，這個(gè)快照文件以.hprof后綴結(jié)尾。用MAT分析堆內(nèi)存信息，就是利用這個(gè).hprof文件。除了可以設(shè)置相應(yīng)的虛擬機(jī)參數(shù)外，還可以通過jmap指令來獲取到某個(gè)進(jìn)程的堆快照文件，執(zhí)行指令格式是：

jmap -dump:format=b,file=<dumpfile.hprof> <pid>

例如：jmap -dump:format=b,file=20210618.dump 7132，那么，這里20210618.dump就是自定義的dump堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)文件名字，而7132是進(jìn)程ID。只是使用jmap指令可能有一點(diǎn)不好的地方是，內(nèi)存溢出是某個(gè)時(shí)間點(diǎn)發(fā)生的事情，jmap指令去獲取到dump文件，存在時(shí)間差問題。而HeapDumpOnOutOfMemoryError則是在發(fā)生內(nèi)存溢出時(shí)，同時(shí)生成的，故而會(huì)更準(zhǔn)確些。

-XX:HeapDumpPath=D:/local_system/git/demo/heapdump.hprof：內(nèi)存溢出產(chǎn)生的堆快照自動(dòng)存儲(chǔ)路徑，可以自定義指定路徑。

其實(shí)，在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境里，除了這些基本參數(shù)外，還有其他的JVM參數(shù)，這些參數(shù)都是用來調(diào)優(yōu)的重點(diǎn)所在。

這里暫且以這些參數(shù)做實(shí)驗(yàn)，在運(yùn)行IDEA時(shí)，可以將這些參數(shù)設(shè)置在IDEA的“Run/Debug Configurations”彈出框的VM options輸入框里，如下截圖所示——

按照以上方式設(shè)置好后，就可以運(yùn)行該案例代碼了，運(yùn)行一會(huì)兒后，就會(huì)出現(xiàn)以下提示——

這表明，該代碼已經(jīng)發(fā)生內(nèi)存溢出了，即ArrayList存儲(chǔ)的對(duì)象大小已經(jīng)超過堆內(nèi)存，導(dǎo)致無法進(jìn)行垃圾回收，也就是出現(xiàn)內(nèi)存泄漏，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)存溢出。當(dāng)然，在本地是可以看到這么簡(jiǎn)單的異常提示的，但是在線上服務(wù)器上，就沒有那么明顯的內(nèi)存溢出提示，就需要獲取到產(chǎn)生的堆快照dump文件，然后再進(jìn)一步分析堆快照信息。

三、使用MAT分析堆轉(zhuǎn)儲(chǔ)dump文件

我們將這個(gè)heapdump.hprof文件導(dǎo)入到MAT里。啟動(dòng)MAT，點(diǎn)擊File，選擇Open Heap Dump，然后選擇對(duì)應(yīng)的hprof文件

在彈出框處，選擇Leak Suspects Report，這是指內(nèi)存泄漏報(bào)告——

點(diǎn)擊Finish后，展示Overview主頁面如下——

Overview主頁面顯示應(yīng)用程序內(nèi)存使用情況的概覽，中間的餅圖按retained size來顯示最大的對(duì)象。注意一點(diǎn)是，在MAT中，會(huì)有兩種大小表示，一個(gè)是Retained size，還有一個(gè)是Shallow Size，那么，兩者有什么區(qū)別呢？

Shallow Size：表示對(duì)象自身占用的內(nèi)存大小，不包括它引用的對(duì)象。
Retained size：當(dāng)前對(duì)象內(nèi)存大小+當(dāng)前對(duì)象直接或間接引用的對(duì)象大小，全部的總和，簡(jiǎn)單理解，就是當(dāng)前對(duì)象被GC后，總共能釋放的內(nèi)存大小。

1.Details顯示的是dump文件的情況，表示堆大小為1.1MB，有516個(gè)class,40.2k個(gè)Object，3個(gè)類加載器等；

2.功能視圖模塊；

3.報(bào)表模塊；

我比較喜歡用Actions的Histogram視圖和Reports的Leak Suspects報(bào)表，Histogram視圖是以類為維度來顯示其實(shí)例數(shù)和每個(gè)類的使用內(nèi)存量，可以協(xié)助我們查詢哪些類對(duì)象占用較大內(nèi)存；Leak Suspects則可以協(xié)助分析內(nèi)存泄漏的原因所在。

- Histogram視圖

以Class Name為維度，分別展示各個(gè)類的對(duì)象數(shù)量，Shallow Size，Retained size。這里有一個(gè)疑惑是，Shallow Size和Retained size沒有顯示是以什么為單位的，它默認(rèn)是以byte為單位的，若要顯示地讓單位展示出來，可以這樣設(shè)置，點(diǎn)擊Window->Preferences

選擇最后一項(xiàng)，點(diǎn)擊Apply and Close——

再重新打開Histogram視圖，就會(huì)生效了，單位就顯示出來了——

根據(jù)這個(gè)Histogram視圖，我們可以發(fā)現(xiàn)，com.example.demo.User數(shù)量和占用內(nèi)存大小都比較高，同時(shí)說明了該User對(duì)象一直沒有被GC回收掉，這時(shí)，可以右擊，彈出框有以下一些菜單選項(xiàng)——

List objects

使用List Object可以查看對(duì)象引用關(guān)系，這里查看引用功能，包括本對(duì)象引用外部對(duì)象with outgoing references與外部對(duì)象引用本對(duì)象with incoming references。

with outgoing references

使用該功能，可以查看對(duì)象內(nèi)部都引用了哪些外部對(duì)象，例如，這里的User，其引用外部對(duì)象情況如下：

對(duì)照這個(gè)案例的代碼，可見，在創(chuàng)建這個(gè)User對(duì)象時(shí)，內(nèi)部屬性name就會(huì)指向一個(gè)字符串地址，換言之，該User對(duì)象內(nèi)部有個(gè)引用指向了一個(gè)name字符串地址。

with incoming references

使用該功能，可以查看該對(duì)象都被哪些外部所引用了——

在案例代碼當(dāng)中，是以list.add(User)來不斷存儲(chǔ)User對(duì)象的，如截圖所示，通過MAT可確定，存在一個(gè)ArrayList集合一直引用該User對(duì)象。

在實(shí)際開發(fā)當(dāng)中，一個(gè)對(duì)象可能引用了諸多其他外部對(duì)象或者被諸多外部對(duì)象所引用，若一直引用著，說明某個(gè)對(duì)象一直存在GC ROOT可達(dá)的情況，反過來就意味著，該被引用的對(duì)象一直無法被GC回收處理，那么就可能會(huì)一直存在堆內(nèi)存里，進(jìn)而造成內(nèi)存泄漏的情況。

Merge Shortest Paths to GC Roots->exclude all phantom/weak/soft etc. references

排除其他引用，只觀察GC路徑上強(qiáng)引用的對(duì)象，所觀察到的，都是仍存活的對(duì)象。

除此之外，Histogram視圖仍有其他功能，后期在學(xué)習(xí)過程當(dāng)中，不斷進(jìn)行完善。

- Leak Suspects報(bào)表

Leak Suspects報(bào)表很直觀地展現(xiàn)了一個(gè)餅圖，圖中顏色深的部分表示可能存在內(nèi)存泄漏的嫌疑。每一個(gè)模塊都有對(duì)應(yīng)的詳情信息。

這里拿模塊a來講解，其詳情部分有一句話很關(guān)鍵：The memory is accumulated in one instance of "java.lang.Object[]", loaded by "", which occupies 617.55 KB (52.54%) bytes.The stacktrace of this Thread is available. See stacktrace. See stacktrace with involved local variables.

這句話翻譯過來就是，內(nèi)存累積在一個(gè)“java.lang.Object[]”實(shí)例中，由“”加載，占用617.55 KB（52.54%）字節(jié)。此線程的堆棧跟蹤可用。請(qǐng)參見stacktrace。請(qǐng)參閱包含局部變量的stacktrace。

點(diǎn)擊stacktrace，進(jìn)入到一個(gè)頁面，可以看到日志信息——