Java 程序性能分析：内存

一、前言

• 开发 Java 项目过程中，难免会碰到一些 性能 问题，这时候就需要一些工具，帮忙排查

• 本文主要介绍 JDK 自带的上古神器 jstat、jmap，用于分析内存问题，另简单介绍 MAT、gceasy、HeapDump 等

• 以 openjdk 11.0.13、G1 垃圾收集器、Linux 系统 为例

二、GC 分析：jstat

1. jstat 简介

• jstat 全称 “Java Virtual Machine statistics monitoring tool”，位于 JDK 的 bin 目录下，用于对 Java 程序的资源和性能进行监控，包括 Heap size、垃圾回收状况 等。

• jstat --help：查看命令帮助

• jstat -options：返回有哪些命令选项，如 -gcutil、-gc、-gccapacity、-gccause，另有 -class、-compiler、-printcompilation 等

• jstat 上一步输出的命令选项 [-t] [-h每几行输出标题行] 进程号 [持续输出间隔时长 [输出次数]]
  

• 持续输出间隔时长 默认毫秒，数字后面加 s 单位改为秒，-t 表示每行开头输出 相对应用启动时间的 Timestamp 时间戳

2. jstat -gcutil

• 常用命令格式：jstat -gcutil 进程号 持续输出间隔毫秒数，下图每隔 1000 毫秒输出一次

• 前 6 列 输出各个内存区域使用百分比 (没有容量大小)，依次是 幸存区 survivor0、1、新生代 Eden、老年代 Old、元数据 Metaspace、Compressed class space

• GC 结尾的列 表示 GC 次数，GCT 结尾的 表示 GC 耗时，依次是 Young GC 次数和耗时、Full GC、Compressed class space GC，最后一列 GCT 是 Total 总 GC 耗时

• 2 次相邻的 GC，可以快速判断那一次 GC 的耗时；GCT / GC = 平均每次 GC 耗时

• GC 是否频繁标准参考：Young GC 执行迅速(50 毫秒以内)、Young GC 执行不频繁(间隔 10 秒左右一次)、Full GC 执行迅速(1 秒以内)、Full GC 执行不频繁(间隔 10 分钟左右一次)

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3. jstat -gc

• 列出 各区域的容量 Capacity、使用大小 Utilization，单位是 KB，有容量大小，没有百分比

• YGC 开始，是各区域 GC 次数、耗时

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4. jstat -gccapacity

• 主要关注 各区域 最小(Min，MN 结尾)、最大(Max，MX 结尾)、当前(Capacity，C 结尾) 容量 capacity

• 最后 3 列 YGC、FGC、CGC 分别是 Young、Full、Compressed class space 区域 GC 次数

• NGCMN 是 新生代最小容量 new generation capacity min

• 各个分区的容量，单位是 KB

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三、内存分析：jmap

1. jmap 简介

jmap 可以 快速分析简单的内存占用，生成 dump 文件 便于后续分析

2. jmap -histo

• 快速检测明显的内存问题(看不出来问题，可以下一步 jmap -dump)

• 命令格式：jmap -histo 进程号，建议后面加 | head -行数，不然就等着刷屏吧

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3. jmap -dump

• 生成的文件，用于深层次分析内存问题

• 命令格式：jmap -dump:format=b,file=heap.bin <pid>
  

• GC 以后再 dump，可以确定是不是还没有触发 GC，内存占用才高，格式是在 -dump: 后面增加 live,
  

• dump 文件如果在服务器，建议压缩以后在传输，如下图 文件大小降低 70%

• 如果是在远程容器里面，下载到本地可能报错，压缩 + 重试 大概率能解决

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四、其他内存分析工具

1. MAT：免费经典的 dump 分析工具

• MAT 全称 Eclipse Memory Analysis Tools，是一个分析 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，看看是谁阻止了垃圾收集器的回收工作，从而定位内存泄漏的原因。

• 建议配置略大于 dump 文件大小的内存，否则可能报错，编辑 MemoryAnalyzer.ini 添加 -vmargs – Xmx4g

2. gceasy.io：国外的在线分析工具

3. HeapDump社区

阿里大神创业的产品，除了工具，还有不少性能方面的案例

五、总结

• jstat 可以看到 容量、使用量、最小最大容量、使用率、GC 耗时、GC 是否频繁

• jmap 可以 快速分析简单的内存占用，生成 dump 文件 便于后续分析

• 另罗列了 MAT、gceasy.io、HeapDump 社区 等，鉴于篇幅原因，暂时不细说了

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