Java基礎 - JVM之Dump文件詳解

學習Jvm調優，我們會接觸到Dump文件。什么是Dump文件、Dump文件是如何得到的。當程序崩潰時，如何從Dump文件還原崩潰時的信息。本文講重點講解。

一、什么是Dump

Thread Dump是非常有用的診斷Java應用問題的工具。每一個Java虛擬機都有及時生成所有線程在某一個點狀態的thread-dump的能力，雖然各個Java虛擬機打印的thread dump稍有不同，但是大部分提供了當前活動線程的快照及JVM中所有Java線程的堆棧跟蹤信息，堆棧信息一般包含完整的類名及所執行的方法，如果可能還有源碼的行數。

三、為什么需要Dump

服務器CPU，內存占用空間飆升，或者GC頻繁，首先需要排除的就是內存泄露，即內存中沒有的對象的空間沒有被及時回收導致的。而檢測內存泄露就需要看哪種類在內存占了較多份額，從而定位到代碼，然后修改。

分析思路

1. CPU、MEM飆升，確定是否WEB服務的問題并記錄PID
2. 查看GC情況，如果每次GC效果不明顯說明內存泄露
3. 導出Dump并分析，定位占用top n的類
4. 分析并找到 哪里創建的類占用了大量

四、Dump記錄哪些內容

4.1 Java dump 文件的格式和內容

Java dump通常的文本格式（.txt）, 因此可用通過一般的文本編輯器進行閱讀，閱讀時需要注意段與行的格式：

• 段格式

  為了方便分析，Java dump的每一段的開頭，都會有“----”與上一段明顯的區分開來，而每一段的標題也會用“====”作為標識，這樣我們能非常方便的找到開頭及其標題部分

  清單1：JAVA dump標題示例

  NULL --------------------------------
  0SECTION TITLE subcomponent dump routine
  NULL ===============================

• 行格式

  Java dump 文件中，每一行都包含一個標簽，這個標簽最多由 15 個字符組成（如清單2中所示）。其中第一位數字代表信息的詳細級別（0，1，2，3，4），級別越高代表信息越詳細；接下來的兩個字符是段標題的縮寫，比如，“CI” 代表 “Command-line interpreter”，“CL” 代表 “Class loader”，“LK” 代表 “Locking”，“ST” 代表 “Storage”，“TI” 代表 “Title”，“XE” 代表 “Execution engine”等等；其余部分為信息的概述。

  1TISIGINFO Dump Event “uncaught” (00008000) Detail “java/lang/OutOfMemoryError” received

  不同版本的 JVM 所產生的 Java dump 的格式可能會稍有不同，但基本上都會包含以下幾個方面的內容：

  • TITLE 信息塊：描述 JAVA DUMP 產生的原因，時間以及文件的路徑
  • GPINFO信息塊：GPF 信息。
  • ENVINFO 信息塊：系統運行時的環境及 JVM 啟動參數。
  • MEMINFO 信息塊：內存的使用情況和垃圾回收記錄。
  • LOCKS 信息塊：用戶監視器(Monitor)和系統監視器(Monitor)。
  • THREADS信息塊：所有 java 線程的狀態信息和執行堆棧。
  • CLASSES信息塊：類加載信息。

  4.2 常用分類heap dump和thread dump

  • heap dump

    heap dump文件是一個二進制文件，它保存了某一時刻JVM堆中對象使用情況。HeapDump文件是指定時刻的Java堆棧的快照，是一種鏡像文件。Heap Analyzer工具通過分析HeapDump文件，哪些對象占用了太多的堆棧空間，來發現導致內存泄露或者可能引起內存泄露的對象。

  • thread dump

    thread dump文件主要保存的是java應用中各線程在某一時刻的運行的位置，即執行到哪一個類的哪一個方法哪一個行上。thread dump是一個文本文件，打開后可以看到每一個線程的執行棧，以stacktrace的方式顯示。通過對thread dump的分析可以得到應用是否“卡”在某一點上，即在某一點運行的時間太長，如數據庫查詢，長期得不到響應，最終導致系統崩潰。單個的thread dump文件一般來說是沒有什么用處的，因為它只是記錄了某一個絕對時間點的情況。比較有用的是，線程在一個時間段內的執行情況。

    兩個thread dump文件在分析時特別有效，困為它可以看出在先后兩個時間點上，線程執行的位置，如果發現先后兩組數據中同一線程都執行在同一位置，則說明此處可能有問題，因為程序運行是極快的，如果兩次均在某一點上，說明這一點的耗時是很大的。通過對這兩個文件進行分析，查出原因，進而解決問題。

五、如何生產Dump文件

使用的JDK工具在JDK_HOME/bin/目錄下，使用到jmap和jstack這兩個命令。

5.1 獲取heap dump文件

windows下切換到JDK_HOME/bin/，執行以下命令：jmap -dump:format=b,file=heap.hprof 2576

linux下切換到JDK_HOME/bin/，執行以下命令：./jmap -dump:format=b,file=heap.hprof 2576

這樣就會在當前目錄下生成heap.hprof文件，這就是heap dump文件。

5.2 獲取heap dump文件

windows下執行：jstack 2576 > thread.txt

inux下執行：./jstack 2576 > thread.txt

windows/linux則會將命令執行結果轉儲到thread.txt，這就是thread dump文件。有了dump文件后，我們就能借助性能分析工具獲取dump文件中的信息。

5.3 如果我們只需要將dump中存活的對象導出，那么可以使用:live參數

jmap -dump:live,format=b,file=heapLive.hprof 2576

5.4 自動生成dump文件

• -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

  當OutOfMemoryError發生時自動生成 Heap Dump 文件。這是一個非常有用的參數，因為當你需要分析Java內存使用情況時，往往是在OOM(OutOfMemoryError)發生時。

• -XX:+HeapDumpBeforeFullGC

  當 JVM 執行 FullGC 前執行 dump

• -XX:+HeapDumpAfterFullGC

  當 JVM 執行 FullGC 后執行 dump。

• -XX:+HeapDumpOnCtrlBreak

  交互式獲取dump。在控制臺按下快捷鍵Ctrl + Break時，JVM就會轉存一下堆快照。

• -XX:HeapDumpPath=d:\dump.hprof

  指定 dump 文件存儲路徑。注意：JVM 生成 Heap Dump 的時候，虛擬機是暫停一切服務的。如果是線上系統執行 Heap Dump 時需要注意。

六、Dump文件查看工具

定位排查問題時最為常?命令包括：jps（進程）、jmap（內存）、jstack（線程）、jinfo（參數）等。

• jps：查詢當前機器所有Java進程信息
• jmap：輸出某個 Java 進程內存情況
• jstack：打印某個 Java 線程的線程棧信息
• jinfo：用于查看jvm

JDK命令

• jconsole 監控界面

• jvisualvm

• 阿里檢測命令工具Arthas

• Eclipse內存分析工具MAT（MemoryAnalyzerTool）

• Jprofiler

七、總結

如果某種類型的對象太多，那么有可能是引用它的那個類的對象太多;基本上一些簡單頁面的查詢，結合原代碼，就可以初步定位內存泄漏的地方;綜上，dump文件結構還是比較簡單的，這對于分析線程的執行情況非常有用，也是每一個Java程序員必須掌握的高級技能之一;