内存分析诊断系列-理解heap dump

01Heap Dump是什么？

Heap Dump也叫堆转储文件，是一个Java进程在某个时间点上的内存快照。Heap Dump是有着多种类型的。不过总体上heap dump在触发快照的时候都保存了java对象和类的信息。通常在写heap dump文件前会触发一次FullGC，所以heap dump文件中保存的是FullGC后留下的对象信息。

02 Heap Dump里面有什么？

一般在Heap Dump文件中可以获取到（这仍然取决于heap dump文件的类型）如下信息：

对象信息：类、成员变量、直接量以及引用值；

类信息：类加载器、名称、超类、静态成员；

Garbage Collections Roots：JVM可达的对象；

线程栈以及本地变量：获取快照时的线程栈信息，以及局部变量的详细信息。

也就是说我们可以对上面这些内容进行分析。通常可以基于Heap Dump分析如下类型的问题：

找出内存泄漏的原因；

找出重复引用的jar或类；

分析集合的使用；

分析类加载器。

总而言之我们对Heap Dump的分析就是对应用的内存使用进行分析，从而更加合理地使用内存。

03怎样获取Heap Dump ?

获取heap dump有多种方式，可以通过参数配置在特定的条件下触发堆转储，也可以通过工具来获取。

通过OutOfMemoryError获取heap dump

通过设置如下的JVM参数，可以在发生OutOfMemoryError后获取到一份HPROF二进制Heap Dump文件：

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 生成的文件会直接写入到工作目录。这个方案适用于如下版本的虚拟机：Sun JVM (1.4.2_12 or higher and 1.5.0_07 or higher), HP-UX JVM (1.4.2_11 or higher) and SAP JVM (since 1.5.0)。 2. 主动触发Heap Dump 也可以为虚拟机设置下面的参数，这样就可以在需要的时候按下CTRL+BREAK组合键随时获取一份heap dump文件。

-XX:+HeapDumpOnCtrlBreak

使用HPROF agent 使用agent可以在程序执行结束时或者收到SIGQUIT信号时生成dump文件。使用agent也是要配置虚拟机参数的：

-agentlib:hprof=heap=dump,format=b

使用jmap 这个算是用的最多的方式了吧。也很简单，执行下面的命令就可以了：

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

使用jconsole 启动一个应用后，打开<JAVA_HOME>/bin/jconsole.exe，在jconsole中选择正在运行的应用：

（在这个例子中选择的是eclipse，虽然进程名称为空，但是通过重启eclipse可以确认）。建立连接后，选择页签MBean，执行com.sun.management. HotSpotDiagnostic下的操作dumpHeap。第一个参数p0是要获取的dump文件的完整路径名，记得文件要以.hprof作为扩展名（要在Memory AnalysisPerspective下打开扩展名必须是这个）。如果我们只想获取live的对象，第二个参数p1需要保持为true。建议将导出的dump文件保存到一个独立的文件夹，在接下来的分析中会通过这个文件创建很多图表文件。

04Memory Analyzer分析工具 ?

如果要获取dump文件的Java进程和Memory Analyzer在同一台机器上，可以直接使用Memory Analyzer获取dump文件。采用这种方式获取dump文件后会直接将之解析并在Memory Analyzer中打开。获取heap dump是受虚拟机支持的一种特定的功能。Memory Analyzer提供了一些被称为Heap Dump Provider的概念：比如支持Sun虚拟机（需要用到Sun JDK的jmap功能）的Provider或支持IBM虚拟机（也需要一个IBM JDK）的Provider。此外，Memory Analyzer也提供了对用户自定义的Heap Dump Provider插件的扩展支持。要使用Memory Analyzer获取dump文件需要先打开Memory AnalysisPerspective，而后点击File -> Acquire Heap Dump…菜单项。之后会打开如下窗口：

在上图中，根据具体的运行环境，预装的Heap Dump Provider按照默认设置展示了当前正在运行的java进程列表。一些Heap Dump Provider也允许（或者说需要）设置一些额外的参数（比如heap dump的类型），这个可以点击Configure按钮来设置。选择要dump的线程，点击Next按钮就可以生成dump文件了。有的时候进程列表可能为空，这时有必要调整下Heap Dump Provider的设置了。点击Configure按钮，选择合适的provider并点击，然后找到要做调整的参数并做设置就好了。