Java命令学习系列（三）— Jmap

jmap 是 JDK 自带的工具软件，主要用于打印指定 Java 进程（或核心文件、远程调试服务器）的共享对象内存映射或堆内存细节。可以使用 jmap 生成 Heap Dump。

什么是堆 dump

堆 dump 是反应 Java 堆使用情况的内存镜像，其中主要包括系统信息、虚拟机信息、完整的线程 dump、所有类和对象的状态等。一般，在内存不足、GC 异常等情况下，我们怀疑有内存泄漏。这个时候我们就可以制作堆 Dump 来查看具体情况，分析原因。

基础知识

《Java虚拟机的内存组成以及堆内存介绍》《Java GC工作原理》常见内存错误：

outOfMemoryError：年老代内存不足

outOfMemoryError:PermGen Space：永久代内存不足

outOfMemoryError:GC overhead limit exceed：垃圾回收时间占用系统运行时间的 98% 或以上

jmap

用法摘要

Usage:
    jmap [option] <pid>
        (to connect to running process)
    jmap [option] <executable <core>
        (to connect to a core file)
    jmap [option] [server_id@]<remote server IP or hostname>
        (to connect to remote debug server)

where <option> is one of:
    <none>               to print same info as Solaris pmap
    -heap                to print java heap summary
    -histo[:live]        to print histogram of java object heap; if the "live"
                         suboption is specified, only count live objects
    -permstat            to print permanent generation statistics
    -finalizerinfo       to print information on objects awaiting finalization
    -dump:<dump-options> to dump java heap in hprof binary format
                         dump-options:
                           live         dump only live objects; if not specified,
                                        all objects in the heap are dumped.
                           format=b     binary format
                           file=<file>  dump heap to <file>
                         Example: jmap -dump:live,format=b,file=heap.bin <pid>
    -F                   force. Use with -dump:<dump-options> <pid> or -histo
                         to force a heap dump or histogram when <pid> does not
                         respond. The "live" suboption is not supported
                         in this mode.
    -h | -help           to print this help message
    -J<flag>             to pass <flag> directly to the runtime system

参数

option：选项参数是互斥的(不可同时使用)。想要使用选项参数，直接跟在命令名称后即可。

pid：需要打印配置信息的进程 ID。该进程必须是一个 Java 进程。想要获取运行的 Java 进程列表，你可以使用 jps。

executable：产生核心 dump 的 Java 可执行文件。

core：需要打印配置信息的核心文件。

remote-hostname-or-IP：远程调试服务器的（请查看jsadebugd）主机名或 IP 地址。

server-id：可选的唯一 id，如果相同的远程主机上运行了多台调试服务器，用此选项参数标识服务器。

选项

<no option>：如果使用不带选项参数的 jmap 打印共享对象映射，将会打印目标虚拟机中加载的每个共享对象的起始地址、映射大小以及共享对象文件的路径全称。这与 Solaris 的 pmap 工具比较相似。

-dump:[live,]format=b,file=：以 hprof 二进制格式转储 Java 堆到指定 filename 的文件中。live 子选项是可选的。如果指定了 live 子选项，堆中只有活动的对象会被转储。想要浏览 heap dump，你可以使用 jhat（Java 堆分析工具）读取生成的文件。
-finalizerinfo：打印等待终结的对象信息。
-heap：打印一个堆的摘要信息，包括使用的 GC 算法、堆配置信息和 generation wise heap usage。
-histo[:live]：打印堆的柱状图。其中包括每个 Java 类、对象数量、内存大小（单位：字节）、完全限定的类名。打印的虚拟机内部的类名称将会带有一个’*’前缀。如果指定了live子选项，则只计算活动的对象。
-permstat：打印 Java 堆内存的永久保存区域的类加载器的智能统计信息。对于每个类加载器而言，它的名称、活跃度、地址、父类加载器、它所加载的类的数量和大小都会被打印。此外，包含的字符串数量和大小也会被打印。
-F：强制模式。如果指定的 pid 没有响应，请使用 jmap -dump 或 jmap -histo 选项。此模式下，不支持 live 子选项。
-h：打印帮助信息。
-help：打印帮助信息。
-J ：指定传递给运行jmap的JVM的参数。

举例

查看 java 堆（heap）使用情况，执行命令： 

jmap -heap 31846

Attaching to process ID 31846, please wait...
Debugger attached successfully.
Server compiler detected.
JVM version is 24.71-b01

using thread-local object allocation.
Parallel GC with 4 thread(s) //GC 方式

Heap Configuration: //堆内存初始化配置
   MinHeapFreeRatio = 0 //对应jvm启动参数-XX:MinHeapFreeRatio设置JVM堆最小空闲比率(default 40)
   MaxHeapFreeRatio = 100 //对应jvm启动参数 -XX:MaxHeapFreeRatio设置JVM堆最大空闲比率(default 70)
   MaxHeapSize      = 2082471936 (1986.0MB) //对应jvm启动参数-XX:MaxHeapSize=设置JVM堆的最大大小
   NewSize          = 1310720 (1.25MB) //对应jvm启动参数-XX:NewSize=设置JVM堆的‘新生代’的默认大小
   MaxNewSize       = 17592186044415 MB //对应jvm启动参数-XX:MaxNewSize=设置JVM堆的‘新生代’的最大大小
   OldSize          = 5439488 (5.1875MB) //对应jvm启动参数-XX:OldSize=<value>:设置JVM堆的‘老生代’的大小
   NewRatio         = 2 //对应jvm启动参数-XX:NewRatio=:‘新生代’和‘老生代’的大小比率
   SurvivorRatio    = 8 //对应jvm启动参数-XX:SurvivorRatio=设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值 
   PermSize         = 21757952 (20.75MB)  //对应jvm启动参数-XX:PermSize=<value>:设置JVM堆的‘永生代’的初始大小
   MaxPermSize      = 85983232 (82.0MB) //对应jvm启动参数-XX:MaxPermSize=<value>:设置JVM堆的‘永生代’的最大大小
   G1HeapRegionSize = 0 (0.0MB)

Heap Usage: //堆内存使用情况
PS Young Generation
Eden Space: //Eden区内存分布
   capacity = 33030144 (31.5MB) //Eden区总容量
   used     = 1524040 (1.4534378051757812MB) //Eden区已使用
   free     = 31506104 (30.04656219482422MB) //Eden区剩余容量
   4.614088270399305% used //Eden区使用比率
From Space:  //其中一个Survivor区的内存分布
   capacity = 5242880 (5.0MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 5242880 (5.0MB)
   0.0% used
To Space:  //另一个Survivor区的内存分布
   capacity = 5242880 (5.0MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 5242880 (5.0MB)
   0.0% used
PS Old Generation //当前的Old区内存分布
   capacity = 86507520 (82.5MB)
   used     = 0 (0.0MB)
   free     = 86507520 (82.5MB)
   0.0% used
PS Perm Generation//当前的 “永生代” 内存分布
   capacity = 22020096 (21.0MB)
   used     = 2496528 (2.3808746337890625MB)
   free     = 19523568 (18.619125366210938MB)
   11.337498256138392% used

670 interned Strings occupying 43720 bytes.

查看堆内存（histogram）中的对象数量及大小。执行命令： 

jmap -histo 3331

num     #instances         #bytes  class name
编号     个数                字节     类名
----------------------------------------------
   1:             7        1322080  [I
   2:          5603         722368  <methodKlass>
   3:          5603         641944  <constMethodKlass>
   4:         34022         544352  java.lang.Integer
   5:           371         437208  <constantPoolKlass>
   6:           336         270624  <constantPoolCacheKlass>
   7:           371         253816  <instanceKlassKlass>

jmap -histo:live 这个命令执行，JVM会先触发gc，然后再统计信息。

将内存使用的详细情况输出到文件，执行命令：

jmap -dump:format=b,file=heapDump 6900

然后用 jhat 命令可以参看 jhat -port 5000 heapDump 在浏览器中访问：http://localhost:5000/ 查看详细信息

这个命令执行，JVM 会将整个 heap 的信息 dump 写入到一个文件，heap 如果比较大的话，就会导致这个过程比较耗时，并且执行的过程中为了保证 dump 的信息是可靠的，所以会暂停应用。

总结

1. 如果程序内存不足或者频繁GC，很有可能存在内存泄露情况，这时候就要借助 Java 堆 Dump 查看对象的情况。
2. 要制作堆 Dump 可以直接使用 jvm 自带的 jmap 命令
3. 可以先使用 jmap -heap 命令查看堆的使用情况，看一下各个堆空间的占用情况。
4. 使用 jmap -histo:[live] 查看堆内存中的对象的情况。如果有大量对象在持续被引用，并没有被释放掉，那就产生了内存泄露，就要结合代码，把不用的对象释放掉。
5. 也可以使用 jmap -dump:format=b,file=<fileName>命令将堆信息保存到一个文件中，再借助jhat命令查看详细内容
6. 在内存出现泄露、溢出或者其它前提条件下，建议多 dump 几次内存，把内存文件进行编号归档，便于后续内存整理分析。

Error attaching to process: sun.jvm.hotspot.debugger.DebuggerException: Can’t attach to the process

在ubuntu中第一次使用 jmap 会报错：Error attaching to process: sun.jvm.hotspot.debugger.DebuggerException: Can't attach to the process，这是oracla文档中提到的一个bug：http://bugs.java.com/bugdatabase/view_bug.do?bug_id=7050524,解决方式如下：

1. echo 0 | sudo tee /proc/sys/kernel/yama/ptrace_scope 该方法在下次重启前有效。
2. 永久有效方法 sudo vi /etc/sysctl.d/10-ptrace.conf 编辑下面这行 kernel.yama.ptrace_scope = 1 修改为 kernel.yama.ptrace_scope = 0 重启系统，使修改生效。