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Java本身提供了多種豐富的方法和工具來幫助開發人員查看和分析GC及JVM內存的狀況，同時開源界和商業界也有一些工具可用於查看、分析GC及JVM內存的狀況。通過這些分析，可以排查程序中內存泄露的問題及調優程序的性能。下面介紹幾種常用的免費工具，其中知名的有JProfiler 等。
1. 輸出GC日志
輸出GC日志對於跟蹤分析GC的狀況來說，無疑是最直接地分析內存回收狀況的方法，只是GC日志輸出后需要人為地進行分析，以判斷GC的狀況。
JVM支持將日志輸出到控制台或指定的文件中，方法有如下幾種。
輸出到控制台
在JVM的啟動參數中加入-XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime，按照參數的順序分別輸出GC的簡要信息，GC的詳細信息、GC的時間信息及GC造成的應用暫停的時間。
輸出到指定的文件
在1中的jvm啟動參數中再增加-Xloggc: gc.log可指定將gc的信息輸出到gc.log中。
可用於GC跟蹤分析的參數還有-verbose:gc、-XX:+PrintTenuringDistribution等。
2. GC Portal
將GC日志輸出固然有一定的作用，但如果要靠人為進行分析，還是相當復雜的。因此Sun提供了一個GC Portal來幫助分析這些GC日志，並生成相關的圖形化的報表，GC Portal部署起來會有些麻煩，它需要運行在老版本的Tomcat上，同時需要數據庫，部署完畢后通過上傳日志文件的方式即可完成GC日志的分析，此GC日志輸出的JVM參數為：-verbose:gc -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps [-Xloggc:文件名]，在上傳日志時GC Portal的選項里只有jdk 1.2或jdk 1.2-1.4的版本。雖然經過測試，JDK 6的日志也是可以分析出來的，但它的限制在於僅支持5MB的gc日志的分析，GC Portal可提供吞吐量的分析、耗費的CPU的時間、造成的應用暫停的時間、每秒從新生代轉化到舊生代的數量、minor GC的狀況及Full GC的狀況等，如圖1所示。
圖1 GCPortal示例
GC Portal中還有一個很有用的部分是提供調整GC參數的預測，例如可以選擇給young size增加20%的空間。GC Portal會根據當前的日志信息來評估在調整參數后的運行效果，不一定很准確，但畢竟能帶來一些參考意義。
3. JConsole
JConsole可以圖形化查看JVM中內存的變化狀況，JConsole是JDK 5及以上版本中自帶的工具，位於JDK的bin目錄下，運行時直接運行JConsole.exe或JConsole.sh（要求支持圖形界面）。在本地的Tab頁上看到運行了java的pid，雙擊即可查看相應進程的JVM狀況，同時，JConsole也支持查看遠程的JVM的運行狀況，具體可參見JConsole的User Guide。
JConsole中顯示了JVM中很多的信息：內存、線程、類和MBean等，在打開JConsole的內存Tab頁后，可看到JVM內存部分的運行狀況。這對於分析內存是否有溢出及GC的效果更加直接明了，JConsole的運行效果如圖2所示。
圖2 JConsole運行效果
4. JVisualVM
JVisualVM是JDK 6 update 7之后推出的一個工具，它類似於JProfiler的工具，基於此工具可查看內存的消耗情況、線程的執行狀況及程序中消耗CPU、內存的動作。
在內存分析上，JVisualVM的最大好處是可通過安裝VisualGC插件來分析GC趨勢、內存消耗詳細狀況。
VisualGC的運行如圖3所示。
圖3 VisualGC運行效果
從圖3中可看到各區的內存消耗狀況及GC Time的圖表，其提供的Histogram視圖對於調優也有很大幫助。
基於JVisualVM的Profiler中的Memory還可查看對象占用內存的狀況，如圖4所示。
4. JMap
JMap是JDK中自帶的一個用於分析JVM內存狀況的工具，位於JDK的bin目錄下。使用JMap可查看目前JVM中各個代的內存狀況、JVM中對象的內存的占用狀況，以及導出整個JVM中的內存信息。
圖4 JVisualVM Memory Profiler圖示
查看JVM中各個代的內存狀況
在linux上執行jmap -heap [pid]，就可查看整個JVM中內存的狀況，看到的信息類似如下（和JDK版本、GC策略有關）：
| using thread-local object allocation. Parallel GC with 8 thread(s) Heap Configuration: MinHeapFreeRatio = 40 MaxHeapFreeRatio = 70 MaxHeapSize = 1610612736 (1536.0MB) NewSize = 524288000 (500.0MB) MaxNewSize = 524288000 (500.0MB) OldSize = 4194304 (4.0MB) NewRatio = 8 SurvivorRatio = 8 PermSize = 100663296 (96.0MB) MaxPermSize = 268435456 (256.0MB) Heap Usage: PS Young Generation Eden Space: capacity = 430702592 (410.75MB) used = 324439936 (309.4100341796875MB) free = 106262656 (101.3399658203125MB) 75.32806675098904% used From Space: capacity = 46333952 (44.1875MB) used = 13016424 (12.413429260253906MB) free = 33317528 (31.774070739746094MB) 28.092626331550566% used To Space: capacity = 46792704 (44.625MB) used = 0 (0.0MB) free = 46792704 (44.625MB) 0.0% used PS Old Generation capacity = 1086324736 (1036.0MB) used = 945707880 (901.8973159790039MB) free = 140616856 (134.1026840209961MB) 87.05572548059884% used PS Perm Generation capacity = 100663296 (96.0MB) used = 46349592 (44.202415466308594MB) free = 54313704 (51.797584533691406MB) 46.044182777404785% used |
要注意的是在使用CMS GC的情況下，jmap -heap的執行有可能會導致Java進程被掛起。
JVM中對象的內存的占用情況
在查看JVM內存狀況時，除了要知道每個代的占用情況外，很多時候更要知道其中各個對象占用的內存大小，這樣便於分析對象的內存占用情況，在分析OutOfMemory的場景中尤其適用。
輸入jmap -histo [pid]即可查看jvm堆中對象的詳細占用情況，如圖1所示。
圖1 jmap -histo運行效果
輸出內容按照占用空間的大小排序，例如上面的[C，表示char類型的對象在jvm中總共有243 707個實例，占用了501 638 784 bytes的空間。
導出整個JVM中的內存信息
通過以上方法能查看到JVM中對象內存的占用情況，但很多時候還要知道這個對象到底是誰創建的。例如上面顯示出來的[C，只知道它占用了那么多的空間，但不知道是什么對象創建出的[C，於是jmap提供了導出整個jvm中的內存信息的支持。基於一些jvm內存的分析工具，例如sun JDK 6中的jhat、Eclipse Memory Analyzer，可以分析jvm中內存的詳細信息，例如[C是哪些對象創建的。
執行如下命令即可導出整個jvm中的內存信息：
| jmap -dump:format=b,file=文件名 [pid] |
5. JHat
JHat是Sun JDK 6及以上版本中自帶的一個用於分析jvm堆dump文件的工具，基於此工具可分析jvm heap中對象的內存占用狀況、引用關系等。
執行如下命令分析jvm堆的dump文件：
| jhat -J-Xmx1024M [file] |
執行后等待console中輸出Started HTTP server on port 7000，看到后就可以通過瀏覽器訪問http://ip:7000了，此頁面默認為按package分類顯示系統中所有的對象實例。在頁面的最下端有Other Queries導航，其中有顯示jvm中對象實例個數的鏈接、有顯示jvm中對象大小的鏈接等，點擊顯示jvm中對象大小的鏈接，得到的結果如圖2所示。
圖2 jhat運行效果
點擊圖2中的class [C，可以看到有哪些對象實例引用了這個對象，或者創建了這個對象，jhat在分析大的堆dump文件時表現不好，速度很慢。
6. JStat
JStat是Sun JDK自帶的一個統計分析JVM運行狀況的工具，位於JDK的bin目錄下，除了可用於分析GC的狀況外，還可用於分析編譯的狀況、class加載的狀況等。
JStat用於GC分析的參數有：-gc、-gccapacity、-gccause、-gcnew、-gcnewcapacity、-gcold、-gcoldcapacity、-gcpermcapacity、-gcutil。常用的為-gcutil。通過-gcutil可按一定頻率查看jvm中各代的空間的占用情況、minor GC的次數、消耗的時間、full GC的次數及消耗的時間的統計，執行jstat -gcutil [pid] [interval]，可看到類似如下的輸出信息：
| S0 S1 E O P YGC YGCT FGC FGCT GCT 0.00 74.24 96.73 73.43 46.05 17808 382.335 208 315.197 697.533 45.37 0.00 28.12 74.97 46.05 17809 382.370 208 315.197 697.568 |
其中S0、S1就是Survivor空間的使用率，E表示Eden空間的使用率，O表示舊生代空間的使用率，P表示持久代的使用率，YGC表示minor GC的執行次數，YGCT表示minor GC執行消耗的時間，FGC表示Full GC的執行次數，FGCT表示Full GC執行消耗的時間，GCT表示Minor GC+Full GC執行消耗的時間。
7. Eclipse Memory Analyzer
Eclipse Memory Analyzer是Eclipse提供的一個用於分析jvm堆dump文件的插件，借助這個插件可查看對象的內存占用狀況、引用關系、分析內存泄露等。
Eclipse Memory Analyzer（MAT）的網站為：http://www.eclipse.org/mat/，在eclipse中可以直接遠程安裝此插件。不過由於此插件在分析堆dump文件時比較耗內存，因此在分析前最好先將eclipse的jvm的內存設置大一點，MAT分析dump文件后的對象占用內存及引用關系如圖3所示。
相對而言MAT功能比jhat強大很多，分析的速度也快一些，因此，如果要分析jvm堆dumap文件，首選推薦的是MAT。
在進行JVM內存狀況分析時，通常要關注的主要有GC的趨勢、內存的具體消耗狀況。
GC趨勢對於可圖形界面連到需查看GC狀況的機器的情況而言，VisualVM是常用的選擇；對於不能采用圖形界面方式的，輸出GC日志 及采用jstat命令直接分析是常用的選擇。
在查找內存是程序中的什么對象占用時，需要分析內存的具體消耗狀況，對於有圖形界面可用的情況，VisualVM是常用的選擇；對於不能采用圖形界面方式的，可通過jmap dump生成文件后，再通過MAT進行分析是常用的選擇。