Java内存分析相关工具

1、jps 工具（jdk自带，列出java进程）

jps（Java Virtual Machine Process Status Tool）是JDK提供的一个可以列出正在运行的Java虚拟机的进程信息的命令行工具，它可以显示 Java 虚拟机进程的执行主类（Main Class，main()函数所在的类）名称、本地虚拟机唯一ID（LVMID，Local Virtual Machine Identifier）等信息。另外，jps 命令只能显示它有访问权限的Java进程的信息。

通过 jps 命令可以查看当前系统中有哪些 java 进程。

命令语法：

jps [-q] [-mlvV] [hostid]

jps [-help]

命令参数说明：

-q：不显示主类名称、JAR文件名和传递给主方法的参数，只显示本地虚拟机唯一ID。

-mlvV：我们可以指定这些参数的任意组合。

-m：显示Java虚拟机启动时传递给main()方法的参数。
-l：显示主类的完整包名，如果进程执行的是JAR文件，也会显示JAR文件的完整路径。
-v：显示Java虚拟机启动时传递的JVM参数。
-V：不显示主类名称、JAR文件名和传递给主方法的参数，只显示本地虚拟机唯一ID。
hostid：指定的远程主机，可以是ip地址和域名, 也可以指定具体协议，端口。如果不指定，则显示本机的Java虚拟机的进程信息。
-help：显示jps命令的帮助信息。

2、jstack（jdk自带，打印线程当前堆栈快照）

jstack 是 JVM 自带的 Java 堆栈跟踪工具，它用于打印出给定的 java 进程ID、core file、远程调试服务的Java堆栈信息。jstack 命令用于生成虚拟机当前时刻的线程快照。

命令格式：

jstack [ option ] pid    // 打印某个进程的堆栈信息
jstack [ option ] executable core 
jstack [ option ] [server-id@]remote-hostname-or-IP

3、jmap 工具（jdk自带，查看堆内存快照）

jmap 命令是 JDK 提供的一个命令行工具，用于生成Java虚拟机的堆转储快照（dump文件），也被称为 heapdump 或 dump 文件。这个命令不仅可以获取dump文件，还可以查询finalize执行队列、Java堆和永久代的详细信息，如空间使用率、当时使用的是哪种垃圾收集器等。

命令语法：

jmap [options] pid

pid：进程ID。
option：jmap命令的可选参数。如果没有指定该参数，jinfo命令会显示Java虚拟机进程的内存映像信息

下图示例：

3.1、jmap 常见参数

以下是 jmap 常见的参数和其作用的简要讲解：

-heap：显示 Java 堆的配置和使用情况。这个选项会输出 Java 堆的配置信息，包括堆的大小、各代的大小和使用情况。
-histo：显示 Java 堆中各个类的实例数量和占用内存。这个选项会输出 Java 堆中各个类的实例数量和占用内存，按照内存大小降序排列。
-dump:live,format=b,file=<filename>：生成堆转储文件。这个选项用于生成 Java 堆的转储文件。live 表示只转储活动对象，format=b 表示使用二进制格式，file=<filename> 指定输出文件名。
-F：当进程不响应时，强制生成堆转储文件。jmap -F -dump:format=b,file=heap_dump.bin <pid> -F 选项用于在 Java 进程不响应时强制生成堆转储文件。
-hprof[:]：以 HPROF 格式生成堆转储文件，可通过端口进行远程连接。jmap -hprof:port=<port> <pid> 这个选项以 HPROF 格式生成堆转储文件，并可以通过指定的端口进行远程连接。
-finalizerinfo：显示等待终结的对象的信息。这个选项显示等待终结的对象的信息，有助于识别终结线程是否正常工作。
-permstat：显示永久代的详细信息。这个选项用于显示永久代的详细信息，包括类加载器、类元数据等信息。

以上是一些常见的 jmap 参数，通过这些参数可以获取关于 Java 进程内存使用情况的详细信息，用于诊断和解决内存相关的性能问题。

3.1.1、jmap -dump:format=b,file=path（将JVM的heap内容输出到文件中）

jmap -dump:format=b,file=path PID
# 示例
jmap -dump:format=b,file=/usr/msg/20240203_heapdump.hprof 10016

jmap -dump:format=b,file=F:/myHeapdumpTest/20240203_heapdump.hprof 10016

通过以上命令可以将JVM的heap内容输出到文件中，生成堆转储快照，这对于分析内存使用情况和定位内存泄漏问题非常有用。

示例：

注意，通过以上命令获取 dump 文件必须是一出现内存异常就获取 dump 文件，这样获取的文件信息才比较准确。如果无法及时获取，可能内存已经被释放，获取到的信息对于分析问题意义就不大了。

3.1.2、jmap -heap pid（显示 Java 堆的配置和使用情况）

显示Java堆的如下信息：

被指定的垃圾回收算法的信息，包括垃圾回收算法的名称和垃圾回收算法的详细信息。
堆的配置信息，可能是由命令行选项指定，或者由Java虚拟机根据服务器配置选择的。
堆的内存空间使用信息，包括分代情况，每个代的总容量、已使用内存、可使用内存。如果某一代被继续细分(例如，年轻代)，则包含细分的空间的内存使用信息。

代码演示，通过以下步骤演示使用 jmap 分析代码执行过程中的堆内存。

package cn.itcast.jvm.t1.heap;

/**
 * 演示堆内存
 */
public class Demo1_4 {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("1...");
        Thread.sleep(30000);
        byte[] array = new byte[1024 * 1024 * 10]; // 10 Mb
        System.out.println("2...");
        Thread.sleep(20000);
        array = null;
        System.gc();
        System.out.println("3...");
        Thread.sleep(1000000L);
    }
}

以上代码将依次输出1、2、3，如下：

我们将依次在程序输出1、2、3时打印出此时的堆内存。

如下，在输出 1 时打印的堆内存，可以看到此时程序刚开始启动，堆内存占用并不大。

在输出 2 时打印堆内存如下，因为此时已经创建了一个 10m 大小的字节数组对象，所以可以看到堆内存增加了差不多 10m 的大小。

在输出 3 时打印堆内存如下，因为此时我们没有代码指向那个字节数组对象，并且主动调用了垃圾回收，所以可以看到堆内存减少了差不多 10m 的大小，这是因为那个字节数组对象被垃圾回收掉了。

4、jconsole（jdk自带，监控内存CPU等指标）

Jconsole 是 jdk 自带的一套java虚拟机执行状况监视器，它能够用来监控虚拟机的内存，线程，cpu使用情况以及相关的java进程相关的MBean。jconsole 跟 jmap 不一样，jconsole 可以一直监控内存等情况，而 jmap 只是打印出当前时刻的堆内存情况，相对来说 jconsole 更好用些。

如果有安装 jdk 的话，直接在命令中输入 jconsole 即可弹出 jconsole 窗口，然后输入连接 ip 等配置即可。主界面示例以下：

演示，假如我们执行以下代码：

package cn.itcast.jvm.t1.heap;

/**
 * 演示堆内存
 */
public class Demo1_4 {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("1...");
        Thread.sleep(30000);
        byte[] array = new byte[1024 * 1024 * 10]; // 10 Mb
        System.out.println("2...");
        Thread.sleep(20000);
        array = null;
        System.gc();
        System.out.println("3...");
        Thread.sleep(1000000L);
    }
}

在启动 main 方法后，在命令行中直接输入 jconsole，可以看到堆内存的趋势，如下：

可以看到，堆内存在一个时间点急剧上升，这是因为我们创建了一个接近 10m 的字节数组对象，然后又在一个时间点急剧下降，这是因为此时那个字节数组对象已经没有引用，并且我们主动调用了垃圾回收，所以可以看到堆内存减少了差不多 10m 的大小，。

启动 jconsole 时，可以选择本地连接，然后选择对应的程序，如下，连接后提示不安全的连接直接点击确定即可。

5、jvisualvm（jdk自带，性能分析工具）

jvisualvm 是 JDK 自带的 JAVA 性能分析工具，它默认已经在你的JDK bin目录里了，只要你使用的是JDK1.6 Update7之后的版本，点击一下jvisualvm.exe图标它就可以运行了，如 E:\Develop\jdk1.8.0_202\bin\jvisualvm.exe 。

如演示分析以下代码执行垃圾回收后，内存占用仍然很高

package cn.itcast.jvm.t1.heap;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 演示查看对象个数 堆转储 dump
 */
public class Demo1_13 {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        List<Student> students = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            students.add(new Student());
//            Student student = new Student();
        }
        Thread.sleep(1000000000L);
    }
}
class Student {
    private byte[] big = new byte[1024*1024];
}