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Java基础 - JVM之Dump文件详解

学习Jvm调优，我们会接触到Dump文件。什么是Dump文件、Dump文件是如何得到的。当程序崩溃时，如何从Dump文件还原崩溃时的信息。本文讲重点讲解。

一、什么是Dump

Thread Dump是非常有用的诊断Java应用问题的工具。每一个Java虚拟机都有及时生成所有线程在某一个点状态的thread-dump的能力，虽然各个Java虚拟机打印的thread dump稍有不同，但是大部分提供了当前活动线程的快照及JVM中所有Java线程的堆栈跟踪信息，堆栈信息一般包含完整的类名及所执行的方法，如果可能还有源码的行数。

三、为什么需要Dump

服务器CPU，内存占用空间飙升，或者GC频繁，首先需要排除的就是内存泄露，即内存中没有的对象的空间没有被及时回收导致的。而检测内存泄露就需要看哪种类在内存占了较多份额，从而定位到代码，然后修改。

分析思路

1. CPU、MEM飙升，确定是否WEB服务的问题并记录PID
2. 查看GC情况，如果每次GC效果不明显说明内存泄露
3. 导出Dump并分析，定位占用top n的类
4. 分析并找到 哪里创建的类占用了大量

四、Dump记录哪些内容

4.1 Java dump 文件的格式和内容

Java dump通常的文本格式（.txt）, 因此可用通过一般的文本编辑器进行阅读，阅读时需要注意段与行的格式：

• 段格式

  为了方便分析，Java dump的每一段的开头，都会有“----”与上一段明显的区分开来，而每一段的标题也会用“====”作为标识，这样我们能非常方便的找到开头及其标题部分

  清单1：JAVA dump标题示例

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

• 行格式

  Java dump 文件中，每一行都包含一个标签，这个标签最多由 15 个字符组成（如清单2中所示）。其中第一位数字代表信息的详细级别（0，1，2，3，4），级别越高代表信息越详细；接下来的两个字符是段标题的缩写，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；其余部分为信息的概述。

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

  不同版本的 JVM 所产生的 Java dump 的格式可能会稍有不同，但基本上都会包含以下几个方面的内容：

  • TITLE 信息块：描述 JAVA DUMP 产生的原因，时间以及文件的路径
  • GPINFO信息块：GPF 信息。
  • ENVINFO 信息块：系统运行时的环境及 JVM 启动参数。
  • MEMINFO 信息块：内存的使用情况和垃圾回收记录。
  • LOCKS 信息块：用户监视器(Monitor)和系统监视器(Monitor)。
  • THREADS信息块：所有 java 线程的状态信息和执行堆栈。
  • CLASSES信息块：类加载信息。

  4.2 常用分类heap dump和thread dump

  • heap dump

    heap dump文件是一个二进制文件，它保存了某一时刻JVM堆中对象使用情况。HeapDump文件是指定时刻的Java堆栈的快照，是一种镜像文件。Heap Analyzer工具通过分析HeapDump文件，哪些对象占用了太多的堆栈空间，来发现导致内存泄露或者可能引起内存泄露的对象。

  • thread dump

    thread dump文件主要保存的是java应用中各线程在某一时刻的运行的位置，即执行到哪一个类的哪一个方法哪一个行上。thread dump是一个文本文件，打开后可以看到每一个线程的执行栈，以stacktrace的方式显示。通过对thread dump的分析可以得到应用是否“卡”在某一点上，即在某一点运行的时间太长，如数据库查询，长期得不到响应，最终导致系统崩溃。单个的thread dump文件一般来说是没有什么用处的，因为它只是记录了某一个绝对时间点的情况。比较有用的是，线程在一个时间段内的执行情况。

    两个thread dump文件在分析时特别有效，困为它可以看出在先后两个时间点上，线程执行的位置，如果发现先后两组数据中同一线程都执行在同一位置，则说明此处可能有问题，因为程序运行是极快的，如果两次均在某一点上，说明这一点的耗时是很大的。通过对这两个文件进行分析，查出原因，进而解决问题。

五、如何生产Dump文件

使用的JDK工具在JDK_HOME/bin/目录下，使用到jmap和jstack这两个命令。

5.1 获取heap dump文件

windows下切换到JDK_HOME/bin/，执行以下命令：jmap -dump:format=b,file=heap.hprof 2576

linux下切换到JDK_HOME/bin/，执行以下命令：./jmap -dump:format=b,file=heap.hprof 2576

这样就会在当前目录下生成heap.hprof文件，这就是heap dump文件。

5.2 获取heap dump文件

windows下执行：jstack 2576 > thread.txt

inux下执行：./jstack 2576 > thread.txt

windows/linux则会将命令执行结果转储到thread.txt，这就是thread dump文件。有了dump文件后，我们就能借助性能分析工具获取dump文件中的信息。

5.3 如果我们只需要将dump中存活的对象导出，那么可以使用:live参数

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

5.4 自动生成dump文件

• -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

  当OutOfMemoryError发生时自动生成 Heap Dump 文件。这是一个非常有用的参数，因为当你需要分析Java内存使用情况时，往往是在OOM(OutOfMemoryError)发生时。

• -XX:+HeapDumpBeforeFullGC

  当 JVM 执行 FullGC 前执行 dump

• -XX:+HeapDumpAfterFullGC

  当 JVM 执行 FullGC 后执行 dump。

• -XX:+HeapDumpOnCtrlBreak

  交互式获取dump。在控制台按下快捷键Ctrl + Break时，JVM就会转存一下堆快照。

• -XX:HeapDumpPath=d:\dump.hprof

  指定 dump 文件存储路径。注意：JVM 生成 Heap Dump 的时候，虚拟机是暂停一切服务的。如果是线上系统执行 Heap Dump 时需要注意。

六、Dump文件查看工具

定位排查问题时最为常⽤命令包括：jps（进程）、jmap（内存）、jstack（线程）、jinfo（参数）等。

• jps：查询当前机器所有Java进程信息
• jmap：输出某个 Java 进程内存情况
• jstack：打印某个 Java 线程的线程栈信息
• jinfo：用于查看jvm

JDK命令

• jconsole 监控界面

• jvisualvm

• 阿里检测命令工具Arthas

• Eclipse内存分析工具MAT（MemoryAnalyzerTool）

• Jprofiler

七、总结

如果某种类型的对象太多，那么有可能是引用它的那个类的对象太多;基本上一些简单页面的查询，结合原代码，就可以初步定位内存泄漏的地方;综上，dump文件结构还是比较简单的，这对于分析线程的执行情况非常有用，也是每一个Java程序员必须掌握的高级技能之一;