MAT基础知识

最新推荐文章于 2024-08-19 19:55:55 发布

stonenotes123

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MAT简介

MAT(Memory Analyzer Tool)，一个基于Eclipse的内存分析工具，是一个快速、功能丰富的Java heap分析工具，它可以帮助我们查找内存泄漏和减少内存消耗。使用内存分析工具从众多的对象中进行分析，快速的计算出在内存中对象的占用大小，看看是谁阻止了垃圾收集器的回收工作，并可以通过报表直观的查看到可能造成这种结果的对象。
这里写图片描述

当然MAT也有独立的不依赖Eclipse的版本，只不过这个版本在调试Android内存的时候，需要将DDMS生成的文件进行转换，才可以在独立版本的MAT上打开。不过Android SDK中已经提供了这个Tools，所以使用起来也是很方便的。

MAT工具的下载安装

这里是MAT的下载地址：https://eclipse.org/mat/downloads.php，下载时会提供三种选择的方式：
这里写图片描述

Update Site 这种方式后面会有一个网址：比如http://download.eclipse.org/mat/1.4/update-site/ ，安装过Eclipse插件的同学应该知道，只要把这段网址复制到对应的Eclipse的Install New Software那里，就可以进行在线下载了。
Archived Update Site 这种方式安装的位置和上一种差不多，只不过第一种是在线下载，这一种是使用离线包进行更新，这种方式劣势是当这个插件更新后，需要重新下载离线包，而第一种方式则可以在线下载更新。
Stand-alone Eclipse RCP Applications 这种方式就是把MAT当成一个独立的工具使用，不再依附于Eclipse，适合不使用Eclipse而使用Android Studio的同学。这种方式有个麻烦的地方就是DDMS导出的文件，需要进行转换才可以在MAT中打开。

下载安装好之后，就可以使用MAT进行实际的操作了。

MAT中一些概念介绍

要看懂MAT的列表信息，Shallow heap、Retained Heap、GC Root 这几个概念一定要弄懂。

1、Shallow heap

Shallow size就是对象本身占用内存的大小，不包含其引用的对象。

常规对象（非数组）的Shallow size有其成员变量的数量和类型决定。
数组的shallow size有数组元素的类型（对象类型、基本类型）和数组长度决定
因为不像c++的对象本身可以存放大量内存，java的对象成员都是些引用。真正的内存都在堆上，看起来是一堆原生的byte[],char[], int[]，所以我们如果只看对象本身的内存，那么数量都很小。所以我们看到Histogram图是以Shallow size进行排序的，排在第一位第二位的是byte，char 。

2、Retained Heap

Retained Heap的概念，它表示如果一个对象被释放掉，那么该对象引用的所有对象（包括被递归释放的）占用的heap也会被释放。
举例：
如果一个对象的某个成员new了一大块int数组，那这个int数组也可以计算到这个对象中。与shallow heap比较，Retained heap可以更精确的反映一个对象实际占用的大小（因为如果该对象释放，retained heap都可以被释放）。

Retained Heap并不总是那么有效。
举例：

我在A里new了一块内存，赋值给A的一个成员变量。
我让B也指向这块内存。

此时，因为A和B都引用到这块内存，所以A释放时，该内存不会被释放。所以这块内存不会被计算到A或者B的Retained Heap中。

为了纠正这点，MAT中的Leading Object（例如A或者B）不一定只是一个对象，也可以是多个对象。此时，(A,B)这个组合的Retained Set就包含那块大内存了。对应到MAT的UI中，在Histogram中，可以选择Group By class, superclass or package来选择这个组。

为了计算Retained Memory，MAT引入了Dominator Tree。

举例：

对象A引用B和C，B和C又都引用到D（一个菱形）。
计算Retained Memory
- A的包括A本身和B，C，D。
- B和C因为共同引用D，所以B,C 的Retained Memory都只是他们本身。
- D当然也只是自己。

在这里例子中，树根是A，而B，C，D是他的三个儿子。B，C，D不再有相互关系。

我觉得是为了加快计算的速度，MAT将对象引用图转换成对象引用树。把引用图变成引用树，计算Retained Heap就会非常方便，显示也非常方便。对应到MAT UI上，在dominator tree这个view中，显示了每个对象的shallow heap和retained heap。然后可以以该节点为树根，一步步的细化看看retained heap到底是用在什么地方了。

这种从图到树的转换确实方便了内存分析，但有时候会让人有些疑惑。本来对象B是对象A的一个成员，但因为B还被C引用，所以B在树中并不在A下面，而很可能是平级。

为了纠正这点，MAT中点击右键，可以List objects中选择with outgoing references和with incoming references。这是个真正的引用图的概念，

outgoing references ：表示该对象的出节点（被该对象引用的对象）。
incoming references ：表示该对象的入节点（引用到该对象的对象）。

为了更好地理解Retained Heap，下面引用一个例子来说明：

把内存中的对象看成下图中的节点，并且对象和对象之间互相引用。这里有一个特殊的节点GC Roots，这就是reference chain(引用链)的起点:
这里写图片描述

从obj1入手，上图中蓝色节点代表仅仅只有通过obj1才能直接或间接访问的对象。因为可以通过GC Roots访问，所以上图的obj3不是蓝色节点；而在下图却是蓝色，因为它已经被包含在retained集合内。

上图中obj1的retained size是obj1、obj2、obj4的shallow size总和；
下图的retained size是obj1、obj2、obj3、obj4的shallow size总和。
obj2的retained size是obj3、obj4的shallow size总和。

3、GC Root

GC发现通过任何reference chain(引用链)无法访问某个对象的时候，该对象即被回收。

名词GC Roots正是分析这一过程的起点，例如JVM自己确保了对象的可到达性(那么JVM就是GC Roots)，所以GC Roots就是这样在内存中保持对象可到达性的，一旦不可到达，即被回收。

通常GC Roots是一个在current thread(当前线程)的call stack(调用栈)上的对象（例如方法参数和局部变量），或者是线程自身或者是system class loader(系统类加载器)加载的类以及native code(本地代码)保留的活动对象。所以GC Roots是分析对象为何还存活于内存中的利器。

MAT主界面介绍

这里介绍的不是MAT这个工具的主界面，而是导入一个文件之后，显示OverView的界面。

一、打开经过转换的hprof文件：

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如果选择了第一个，则会生成一个报告。这个无大碍。

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二、选择OverView界面：

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我们需要关注的是下面Actions区域，介绍4种分析方法：

Histogram：列出内存中的对象，对象的个数以及大小
Dominator Tree：列出最大的对象以及其依赖存活的Object （大小是以Retained Heap为标准排序的）
Top Consumers ：通过图形列出最大的object
Duplicate Class：通过MAT自动分析泄漏的原因

一般Histogram和 Dominator Tree是最常用的。

三、打开default_report窗口。

该窗口列出了，可能有问题的代码片段。点击Details可以查看相关的详情。
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在Shortest Paths To the Accumulation Point的列表中，我们可以追溯到问题代码的类树的结构，并找到自己代码中的类。
在列表中，有两列Shallow Heap和Retained Heap。Shallow Heap指的是所有的实例的内存总和。Retained Heap指的是所有类实例被分配的内存总和，里面包括它们所有引用的对象。
在Accumulated Objects列表中，我们可以看见创建的大量的对象。
在Accumulated Objects by Class列表中，我们能看见创建大量对象相关的类。

MAT中的一些有用的视图

1、Thread OvewView

Thread OvewView可以查看这个应用的Thread信息：
这里写图片描述

2、Group

在Histogram和Domiantor Tree界面，可以选择将结果用另一种Group的方式显示（默认是Group by Object），切换到Group by package，可以更好地查看具体是哪个包里的类占用内存大，也很容易定位到自己的应用程序。
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3、Path to GC Root

在Histogram或者Domiantor Tree的某一个条目上，右键可以查看其GC Root Path：

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点击Path To GC Roots –> with all references
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这里也要说明一下Java的引用规则：
从最强到最弱，不同的引用（可到达性）级别反映了对象的生命周期。

Strong Ref(强引用)：通常我们编写的代码都是Strong Ref，于此对应的是强可达性，只有去掉强可达，对象才被回收。
Soft Ref(软引用)：对应软可达性，只要有足够的内存，就一直保持对象，直到发现内存吃紧且没有Strong Ref时才回收对象。一般可用来实现缓存，通过java.lang.ref.SoftReference类实现。
Weak Ref(弱引用)：比Soft Ref更弱，当发现不存在Strong Ref时，立刻回收对象而不必等到内存吃紧的时候。通过java.lang.ref.WeakReference和java.util.WeakHashMap类实现。
Phantom Ref(虚引用)：根本不会在内存中保持任何对象，你只能使用Phantom Ref本身。一般用于在进入finalize()方法后进行特殊的清理过程，通过 java.lang.ref.PhantomReference实现。