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如果我們在使用某些大的物件、集合物件或者一些三方包裡的資源，忘記及時釋放資源的話，還是會造成JVM的記憶體洩漏或記憶體浪費的問題。因此，如果想成為更高階的Java開發工程師，我們需要瞭解常見的問題排查的辦法和工具，這個系列的文章，準備介紹一個用來做JVM堆記憶體分析的工具——MAT（Memory Aanlysis Tool）。
MAT的官網在：https://www.eclipse.org/mat/，可以看下它的介紹——MAT是一款高效能、具備豐富功能的Java堆記憶體分析工具，可以用來排查記憶體洩漏和記憶體浪費的問題。
MAT的安裝和設定
MAT 支援兩種安裝方式，一種是”單機版“的，也就是說使用者不必安裝 Eclipse IDE 環境，MAT 作為一個獨立的 Eclipse RCP 應用執行；另一種是”整合版“的，也就是說 MAT 也可以作為 Eclipse IDE 的一部分，和現有的開發平臺整合。
這裡我們考慮獨立安裝，在觀望的下載頁面，選擇mac os版本的安裝檔案下載即可。
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啟動直接報錯，系統預設的workspace是隻讀的，更換掉即可。怎麼更換呢，在檔案
/Applications/mat.app/Contents/Eclipse/MemoryAnalyzer.ini中進行修改。
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啟動後，UI介面沒反應，參考：https://www.eclipse.org/forums/index.php/t/1090889/，換個包即可。這個問題我遇到過很多次。
配置mat的堆記憶體大小
我的電腦是8C16G的，那理論上分析10G的堆檔案沒問題，但是MAT預設的配置沒有這麼大，需要在/Applications/mat.app/Contents/Eclipse/MemoryAnalyzer.ini檔案中進行修改。如下圖所示，我將我的MAT自己的執行時堆記憶體配置成了6G。
配置MAT的使用
MAT的配置頁面可以從Window——>Preferences找到，如下圖所示。 
MAT的一般配置有幾個選項
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Keep unreachable objects：如果勾選這個，則在分析的時候會包含dump檔案中的不可達物件；
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Hide the getting started wizard：隱藏分析完成後的首頁，控制是否要展示一個對話方塊，用來展示記憶體洩漏分析、消耗最多記憶體的物件排序。
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Hide popup query help：隱藏彈出查詢幫助，除非使用者透過F1或Help按鈕查詢幫助。
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Hide Welcome screen on launch：隱藏啟動時候的歡迎介面
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Bytes Display：設定分析結果中記憶體大小的展示單位
可以看出，MAT不僅支援HPROF檔案的分析，還支援DTFJ檔案的分析。一般sun公司系列的JVM生成的dump檔案都是HPROF格式的，IBM的JVM生成的dump檔案時DTFJ格式的。
基本概念
Heap Dump是Java行程在某個時刻的記憶體快照，不同JVM的實現的Heap Dump的檔案格式可能不同，進而儲存的資料也可能不同，但是一般來說。
Heap Dump中主要包含當生成快照時堆中的java物件和類的資訊，主要分為如下幾類：
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物件資訊：類名、屬性、基礎型別和取用型別
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類資訊：類載入器、類名稱、超類、靜態屬性
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gc roots：JVM中的一個定義，進行垃圾收集時，要遍歷可達物件的起點節點的集合
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執行緒棧和區域性變數：快照生成時候的執行緒呼叫棧，和每個棧上的區域性變數
Heap Dump中沒有包含物件的分配資訊，因此它不能用來分析這種問題：一個物件什麼時候被建立、一個物件時被誰建立的。
Shallow heap是一個物件本身佔用的堆記憶體大小。一個物件中，每個取用佔用8或64位，Integer佔用4位元組，Long佔用8位元組等等。
Retained set，對於某個物件X來說，它的Retained set指的是——如果X被垃圾收集器回收了，那麼這個集合中的物件都會被回收，同理，如果X沒有被垃圾收集器回收，那麼這個集合中的物件都不會被回收。
Retained heap，物件X的Retained heap指的時候它的Retained set中的所有物件的Shallow si的和，換句話說，Retained heap指的是物件X的保留記憶體大小，即由於它的存活導致多大的記憶體也沒有被回收。
leading set，物件X可能不止有一個，這些物件統一構成了leading set。如果leading set中的物件都不可達，那麼這個leading set對應的retained set中的物件就會被回收。一般有以下幾種情況：
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某個類的所有實體物件，這個類物件就是leading object
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某個類記載器載入的所有類，以及這些類的實體物件，這個類載入器物件就是leading object
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一組物件，要達到其他物件的必經路徑上的物件，就是leading object
在下麵這張圖中，A和B是gc roots中的節點（方法引數、區域性變數，或者呼叫了wait()、notify()或synchronized()的物件）等等。可以看出，E的存在，會導致G無法被回收，因此E的Retained set是E和G；C的存在，會導致E、D、F、G、H都無法被回收，因此C的Retined set是C、E、D、F、G、H；A和B的存在，會導致C、E、D、F、G、H都無法被回收，因此A和B的Retained set是A、B、C、E、D、F、G、H。
MAT根據堆上的物件取用關係構建了支配樹（Dominator Tree），透過支配樹可以很方便得識別出哪些物件佔用了大量的記憶體，並可以看到它們之間的依賴關係。
如果在物件圖中，從gc root或者x上游的一個節點開始遍歷，x是y的必經節點，那麼就可以說x支配了y（dominate）。
如果在物件圖中，x支配的所有物件中，y的距離最近，那麼就可以說x直接支配（immediate dominate）y。
支配樹是基於物件的取用關係圖建立的，在支配樹中每個節點都是它的子節點的直接支配節點。基於支配樹可以很清楚得看到物件之間的依賴關係。
現在看個例子，在下麵這張圖中
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x節點的子樹就是所有被x支配的節點集合，也正式x的retained set；
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如果x是y的直接支配節點，那麼x的支配節點也可以支配y
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支配樹中的邊跟物件取用圖中的取用關係並不是一一對應的。
在MAT中，gc roots的概念跟研究垃圾收集演演算法時候的概念稍微有點不同。gc roots中的物件，是指那些可以從堆外訪問到的物件的集合。如果一個物件符合下麵這些場景中的一個，就可以被認為是gc roots中的節點：
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System Class：由bootstrap classloader載入的類，例如rt.jar，裡面的類的包名都是
java.util.*開頭的。 -
JNI Local：native程式碼中的區域性變數，例如使用者編寫的JNI程式碼或JVM內部程式碼。
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JNI Global：native程式碼中的全域性變數，例如使用者編寫的JNI程式碼或JVM內部程式碼。
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Thread Block：被當前活躍的執行緒鎖取用的物件。
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Thread：正在存活的執行緒
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Busy Monitor：呼叫了wait()、notify()或synchronized關鍵字修飾的程式碼——例如
synchronized(object)或synchronized方法。 -
Java Local：區域性變數。例如函式的輸入引數、正在執行的執行緒棧裡建立的物件。
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Native Stack：native程式碼的輸入或輸出引數，例如使用者定義的JNI程式碼或JVM的內部程式碼。在檔案/網路IO方法或反射方法的引數。
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Finalizable：在finalize佇列中等待它的finalizer物件執行的物件。
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Unfinalized：多載了finalize方法，但是還沒有進入finalize佇列中的物件。
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Unreachable：從任何gc roots節點都不可達的物件，在MAT中將這些物件視為root節點，如果不這麼做，就不能對這些物件進行分析。
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Java Stack Frame：Java棧幀，用於存放區域性變數。只在dump檔案被解析的時候會將java stack frame視為物件。
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Unknown：沒有root型別的物件。有些dump檔案（例如IBM的Portable Heap Dump）沒有root資訊。
獲取Dump檔案
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透過MAT生成dump檔案 透過這個路徑找到生成dump檔案的對話方塊
選擇一個行程，點選finish即可 
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透過jmap命令生成dump檔案
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命令格式：
jmap -dump:live,format=b,file=heap.bin -
註意：如果要保留heapdump中的不可達物件，則需要把”:live“去掉，即使用命令”jmap -dump,format=b,file=heap.bin “
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透過設定JVM引數自動生成 使用
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError這個JVM引數，在Java行程執行過程中發生OOM的時候就會生成一個heapdump檔案，並寫入到指定目錄，一般用-XX:HeapDumpPath=${HOME}/logs/test來設定。
本號專註於後端技術、JVM問題排查和最佳化、Java面試題、個人成長和自我管理等主題，為讀者提供一線開發者的工作和成長經驗，期待你能在這裡有所收穫。
