Java内存分析工具MAT(Memory Analyzer Tool)安装使用实例
1. 前言
生产环境中，一旦出现内存泄漏，长期运行下非常容易引发内存溢出（OutOfMemory，OOM）故障，如果没有一个好的工具提供给开发人员定位问题和分析问题，那么这将会是一场噩梦。为此，JDK提供了一些内存泄漏的分析工具，如jconsole，jvisualvm等，用于辅助开发人员定位问题，但是这些工具很多时候并不足以满足快速定位的需求。
【特别说明】如有任何疑问，可通过二维码提问：
2. jmap命令
既然要分析内存，首先需要获取可供分析的原始内存文件，这就需要用到jmap命令。jmap是JDK自带的一种用于生成内存镜像文件的工具，通过该工具，开发人员可以快速生成dump文件。开发人员可以使用命令“jmap -help”查看jmap的常用命令，如下所示：
controller-192-168-1-3:~ # jmap
Usage:
jmap [option] <pid>
(to connect to running process)
jmap [option] <executable <core>
(to connect to a core file)
jmap [option] [aaa@qq.com]<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
-clstats to print class loader 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在此大家需要注意，jmap工具有一部分命令仅限于Linux和Solaris平台，而Windows平台下能够使用的命令只有“jmap -histo<pid>”和“jmap -dump:<dump-options><pid>”。不过一般来说，使用命令“jmap -dump:<dump-options><pid>”生成dump文件应该是最常用的命令之一，由于生成dump文件时比较耗时的，因此大家需要耐心等待，尤其是大内存镜像生成dump文件则需要耗费更长的时间来完成。
3. MAT工具的下载和安装
MAT(Memory Analyzer Tool)工具是eclipse的一个插件(MAT也可以单独使用)，使用起来非常方便，尤其是在分析大内存的dump文件时，可以非常直观的看到各个对象在堆空间中所占用的内存大小、类实例数量、对象引用关系、利用OQL对象查询，以及可以很方便的找出对象GC Roots的相关信息，当然最吸引人的还是能够快速为开发人员生成内存泄露报表，方便定位问题和分析问题。
MAT工具的下载地址为：http://www.eclipse.org/mat/downloads.php
下载完成后，直接解压，运行其中的MemoryAnalyzer.exe文件即可启动MAT工具，如下所示：
本文所使用的MAT工具的版本为最新的1.7.0，只要确保机器上装有JDK并配置好相关的环境变量，MAT可正常启动。
4. 使用MAT工具进行内存泄露分析
获取dump文件有两种方法：
- 其一，通过上面介绍的 jmap工具生成，可以生成任意一个java进程的dump文件；
- 其二，通过配置JVM参数生成，选项“-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError ”和-“XX:HeapDumpPath”所代表的含义就是当程序出现OutofMemory时，将会在相应的目录下生成一份dump文件，而如果不指定选项“XX:HeapDumpPath”则在当前目录下生成dump文件。
虽然有两种方式获取dump文件，但是考虑到生产环境中几乎不可能在线对其进行分析，大都是采用离线分析，因此使用jmap+MAT工具是最常见的组合。
为了演示MAT的使用方法，本文采用jamp生成了一个Java继承的dump文件。
4.1 Overview选项
当成功启动MAT后，通过菜单选项“File->Open heap dump...”打开指定的dump文件后，将会生成Overview选项，如下所示：
在Overview选项中，以饼状图的形式列举出了程序内存消耗的一些基本信息，其中每一种不同颜色的饼块都代表了不同比例的内存消耗情况。
4.2 Dominator Tree
如果说需要定位内存泄露的代码点，我们可以通过Dominator Tree菜单选项来进行排查。Dominator Tree提供了一个列表。Dominator Tree：对象之间dominator关系树。如果从GC Root到达Y的的所有path都经过X，那么我们称X dominates Y，或者X是Y的Dominator 。Dominator Tree由系统中复杂的对象图计算而来。从MAT的dominator tree中可以看到占用内存最大的对象以及每个对象的dominator，如下所示：
点开“+”符号，可以进一步查看内层应用情况，同时还可以看到对应类对象的属性值，如下所示：
4.3 Histogram选项
进一步，可以通过Histogram分析，Histogram列出了每个类的实例数量，点击Action下的Histogram，得到以下结果：
如果需要查询特性的某个类，我们可以在第一行输入类名或者关键词进行正则匹配查找，如查找“netty”：
可以看出，查找“netty”输出的结果列表是无序的，如果匹配到的结果很多，查找起来比较困难，因此，我们可以对结果进行排序：选中结果列表的任意一行，鼠标右键-》Colums->Sort By->如Class Name，结果如下：
当我们找到疑似存在泄漏的类之后，我们可以进行进一步分析。比较重要的一点，选中疑似类，右键出来选中List Objects,得到的结果再右键选中"Paths to GC Roots",我们可以通过它快速找到GC ROOT，如果存在GC ROOT，它就不会被回收。
4.4 Path to GC Roots
查看一个对象到RC Roots的引用链通常在排查内存泄漏的时候，我们会选择exclude all phantom/weak/soft etc.references，意思是查看排除虚引用/弱引用/软引用等的引用链，因为被虚引用/弱引用/软引用的对象可以直接被GC给回收，我们要看的就是某个对象否还存在Strong 引用链（在导出HeapDump之前要手动出发GC来保证），如果有，则说明存在内存泄漏，然后再去排查具体引用。
其它重要选项：
1. List objects ：
with incoming references 引用到该对象的对象
with outcoming references 被该对象引用的对象
2. Show objects by class ：
incoming references 引用到该对象的对象
outcoming references 被该对象引用的对象
4.5 OQL(Object Query Language)
类似SQL查询语言
Classes：Table
Objects：Rows
Fileds： Cols
select * from com.example.mat.Listener
查找size＝0并且未使用过的ArrayList select * from java.util.ArrayList where size=0 and modCount=0
查找所有的Activity
select * from instanceof android.app.Activity
4.6 利用Histogram和Dominator Tree分析内存泄露
在分析内存泄露时，必须要掌握粒度，所谓粒度就是你此刻dump的hprof文件究竟是分析谁的泄露，如果你在开始前心中没有个目标，最后取出来的hprof也分析不出什么原因。粒度越小，对你分析问题也就越有利，当你把一个个小粒度问题解决后，整个App的泄露就迎刃而解了。也许这么说，大家心中有点迷糊。下面就举例来说吧：
假如现在有个项目包含Module几十个，每个Module包含的Activity数以百计，现在让你分析它是否内存泄露，如果你只是胡乱抓个hprof根本分析不出什么。假如你就针对某个Activity分析这样问题就简单多了。比如你现在分析ActivityA的内存泄露问题，你可以参考如下步骤：
Step1：进入ActivityA之前，你先dump个hprof文件HprofA；
Step2：进入ActivityA操作一会，再退出ActivityA后dump个hprof文件HprofB；
Step3：采用Histogram和Dominator Tree对比分析这两个Hprof文件，即可得出ActivityA是否泄露
现在以分析TestActivity为例，按上述步骤实战分析，先抓取进入TestActivity前后的hprof文件，按如下步骤对比两个hprof的异同，如下图1,2：
图1 选择所需比较的hprof
图2 比较两个hprof
正如图2所示，易知在执行进出TestActivity后，多出了个TestActivity对象，按理论上来说在进入Activity后会创建个Activity，但是按Back键返回后这个Activity就会被销毁进而从Task栈上被移除，也就是说这个操作前后不应该会多出个Activity，因此可以断定TestActivity存在泄漏。
TestActivity存在泄漏，那我们应该怎么解决呢？因此我们就需要找到为何泄漏，为什么本该销毁的Activity却没有被销毁？如知真相如何，请看下图3-4
图4 TestActivity的引用关系
从图4易知TestActivity没有被释放就是因为GC Root(TestActivity$1)引用着TestActivity，到此原因也一目了然。找到了只是开始，解决才是关键。这时让我们查看下TestActivity代码：
public class TestActivity extends Activity {
private static final Object mLock = new Object();
@Override
protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
super.onCreate(savedInstanceState);
DebugUtil.StrictModeDebug();
setContentView(R.layout.test_main);
new Thread(){//匿名线程
public void run() {
synchronized (mLock) {
try {
mLock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}.start();
}
}从代码上可以发现TestActivity里存在个匿名线程，且一直处于等待状态，直到退出TestActivity仍未被唤醒，进而导致该线程就一直没有结束，它所持有的TestActivity也就无法被释放了（可能大家听到此处会很疑惑，线程没有结束可以理解，但是它并没有持有TestActivity呀？我只能说是隐含this，如还不明白，请自行参阅java内部类相关内容），如要解决此泄露，只需在Activity的onDestory里将线程唤醒让其可以正常结束就OK了。
优化建议
- 使用线程时，一定要确保线程在周期性对象（如Activity）销毁时能正常结束，如能正常结束，但是Activity销毁后还需执行一段时间，也可能造成泄露，此时可采用WeakReference方法来解决，另外在使用Handler的时候，如存在Delay操作，也可以采用WeakReference；
- 使用Handler + HandlerThread时，记住在周期性对象销毁时调用looper.quit()方法；
- 建议少使用匿名类或内部类，可考虑使用嵌套类（带static那种类），减少对周期性对象的隐性持有；
致谢：本文4.6节引用自https://blog.csdn.net/yincheng886337/article/details/50524890