如何通过堆文件定位unreachable_objects中byte[]对象的引用来源

我的Java应用频繁触发FullGC，执行jmap -dump:file=xxx获取堆文件后，用MAT分析未定位到根因，仅发现存在约1G的unreachable_objects对象，全部为byte[]类型，MAT无法查看其详细信息，需要定位生成这些垃圾对象的具体代码段，找到这些byte[]的引用来源。

当前JVM配置 #

-server -Xmx6g -Xms6g -XX:NewRatio=2 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=75 -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -XX:MaxTenuringThreshold=6 -XX:+ParallelRefProcEnabled -XX:+CMSParallelRemarkEnabled -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError -XX:MetaspaceSize=512m -XX:MaxMetaspaceSize=512m -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -Xloggc:/export/Logs/gc.log

参考截图 #

• 环境信息：
• MAT unreachable对象统计：
• MAT对象直方图：

首先明确原因：MAT默认会将无GC Root引用的不可达对象统一汇总到unreachable_objects条目下折叠展示，不会保留单个对象的引用链，所以你看不到详细信息。这些1G的byte[]是待回收的垃圾对象，高频生成大体积短生命周期字节数组是触发频繁FullGC的核心原因，按以下优先级排查即可：

1. 调整MAT配置解析现有堆dump #

不需要重新dump，先修改MAT配置让它展开所有不可达对象：

• 打开MAT安装目录下的MemoryAnalyzer.ini配置文件，新增一行配置：-Dmat.unreachable.objects.threshold=0
• 重启MAT重新加载堆快照，原来汇总的1G unreachable对象会拆分为单个byte[]实例，右键选中实例选择Path to GC Roots -> With all references，即可看到对象被持有的引用链，定位到生成它的代码类。
• 注意：如果你之前dump时加了live参数（即执行的是jmap -dump:live,file=xxx），dump过程会主动触发FullGC清除所有不可达对象，快照里根本不会保留这些垃圾byte[]，这种情况需要重新dump，dump命令不要加live参数。

2. 用分配采样工具直接定位代码栈（准确率最高，线上无影响） #

短生命周期对象在dump时可能已经被回收，抓不到引用链，直接用低开销的分配采样工具追踪byte[]的分配点，不需要重启应用：

• JDK8u262及以上、JDK11+版本用JFR：
  执行命令jcmd <你的应用PID> JFR.start name=alloc_trace settings=profile duration=60s filename=alloc.jfr，等待60秒采样结束后，用JMC打开生成的jfr文件，进入「对象分配」视图，按byte[]类型过滤，即可直接看到所有字节数组的分配代码栈、分配总大小、分配速率，工具对业务的性能影响低于5%，可安全在线上使用。
• 低版本JDK8用AsyncProfiler：
  下载AsyncProfiler工具后执行./profiler.sh start -e alloc <PID>，采样30-60秒后执行./profiler.sh stop -f alloc_flamegraph.html <PID>，打开生成的分配火焰图，找到byte[]对应的最宽栈帧，就是生成这些大数组的代码位置，采样开销低于2%。

3. 配置GC前自动dump抓取现场 #

如果暂时无法使用采样工具，给JVM新增以下参数重启应用：

-XX:+HeapDumpBeforeFullGC
-XX:HeapDumpPath=/export/Logs/fullgc_dump/

每次FullGC触发前JVM会自动生成堆快照，这个时间点垃圾对象还未被回收，引用链完整，拿到快照后直接按大对象排序，找到体积最大的byte[]查看引用链即可。

额外排查提示 #

你当前的JVM参数下，6G堆内存年轻代仅占2G，其中单个Survivor区大小只有200M左右，只要生成的byte[]大小超过200M，就会绕过年轻代回收直接晋升到老年代，这类短生命周期大对象会快速占满老年代触发FullGC，优先排查文件IO、网络包解析、序列化/反序列化相关逻辑，是否存在一次性读取大文件/大报文到内存生成大字节数组、没有做分片处理的逻辑。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Feng Kai