深刻理解JVM（八）——java堆分析

時間 2019-12-04

標籤深刻理解 jvm java 分析欄目 Java 简体版

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上一節介紹了針對JVM的監控工具，包括JPS能夠查看當前全部的java進程，jstack查看線程棧能夠幫助分析是否有死鎖等狀況，jmap能夠導出java堆文件在MAT工具上進行分析等等。這些工具都很是有用，但要用好他們須要不斷的進行實踐分析。本文將介紹使用MAT工具進行java堆分析的案例。java

內存溢出（OOM）的緣由

常見的OOM（OutOfMemoryError）發生的緣由不僅是堆內存溢出，堆內存溢出只是OOM其中一種狀況，OOM還可能發生在元空間、線程棧、直接內存。數組

下面演示在各個區發生OOM的狀況：dom

堆OOM

public static void main(String[] args)
    {
        List<Byte[]> list=new ArrayList<Byte[]>();
        for(int i=0;i<100;i++){
            //構造1M大小的byte數值
            Byte[] bytes=new Byte[1024*1024];
            //將byte數組添加到list列表中，由於存在引用關係因此bytes數組不會被GC回收
            list.add(bytes);
        }
    }

以上程序設置最大堆內存50M，執行：工具

顯然程序經過循環將佔用100M的堆空間，超過了設置的50M，因此發生了堆內存的OOM。spa

針對這種OOM，解決辦法是增長堆內存空間，在實際開發中必要的時候去掉引用關係，使垃圾回收器儘快對無用對象進行回收。.net

元空間OOM

public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        for(int i=0;i<1000;i++){
            //動態建立類
            Map<Object,Object> propertyMap = new HashMap<Object, Object>();  
            propertyMap.put("id", Class.forName("java.lang.Integer"));    
            CglibBean bean=new CglibBean(propertyMap);
            //給 Bean 設置值    
            bean.setValue("id", new Random().nextInt(100));  
            //打印 Bean的屬性id
            System.out.println("id=" + bean.getValue("id"));    
        }
    }

以上代碼經過Cglib動態建立class，設置元數據區大小爲4M：線程

因爲代碼循環建立class，大量的class元數據，存放在元數據區超過了設置的4M空間，所以報元數據區OOM：3d

解決該OOM的辦法是增大MaxMetaspaceSize參數值，或者乾脆不設置該參數，在默認狀況元空間可以使用的內存會受到本地內存的限制。code

棧OOM

當建立新的線程時JVM會給每一個線程分配棧內存，當建立線程過多，佔用的內存也就越多，這種狀況下有可能發生OOM:對象

public static void main(String[] args) throws Exception {
        //循環建立線程
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                    public void run() {
                        try {
                            //線程sleep時間足夠長，保證線程不銷燬
                            Thread.sleep(200000000);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }).start();
            System.out.println("created " + i + "threads");
        }
    }

很明顯解決此OOM的辦法是減少線程數。

直接內存OOM

public static void main(String[] args) throws Exception {
        
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            //申請堆外內存，這個內存是本地的直接內存，並不是java堆內存
            ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024*1024*1024);
            System.out.println("created "+i+" byteBuffer");
        }
    }

ByteBuffer的allocateDirect方法能夠申請直接內存，當申請的內存超過的本地可用內存時，會報OOM：

解決該OOM的辦法是適當使用堆外內存，若有必要可顯式執行垃圾回收。（即在代碼中執行System.gc();）

MAT工具使用

當java應用出現故障時，可能須要使用MAT分析問題，找出問題出現的緣由，下面經過一個案例介紹MAT的使用方法：

準備：

事先從程序運行環境上使用jmap工具或者jvisualvm導出一個堆快照文件出來。

使用MAT工具打開：

發現佔用內存最大的對象是AppClassLoader，咱們知道AppClassLoader是用來加載應用的類，所以咱們進一步查看它引用的對象。

下圖顯示了AppClassLoader引用的對象空間使用狀況，「Shallow Heap」表示淺堆的大小，淺堆就是類自身所佔用的空間大小，也就是類自己元數據的大小。「Retained Heap」表示深堆的大小，深堆表示該類以及它引用的其餘類所佔用空間的總和，也表示該類被垃圾回收後，所可以釋放的空間大小。（若是該類被回收了，他引用的對象會變成不可達對象所以也會被回收）

$@(}%4RVBY%V]4EU[{0_2S%2$

隨藤摸瓜，繼續查看深堆佔用最大的對象。

從上圖能夠看出形成深堆比較大的緣由是程序當中包含了一個ArrayList，他裏面包含有大量的String對象，而且每一個String對象有80216字節大小。

所以針對這個堆的分析基本清楚了，由於程序中包括大量的String對象，而他們又在ArrayList當中，引用關係一直存在，所以沒法被垃圾回收，形成OOM。