如何监控Java应用程序的Windows内存使用情况

如何监控Java应用程序的Windows内存使用情况2011-04-16 IBM Emma ShepherdJava 技术最知名的一个优点是：与其他语言如 C 程序员不同，Java 程序员不需要对令人畏惧的内存分配和释放负责。Java 运行库可以为您管理这些任务。每个实例化的对象都自动在堆中分配内存，垃圾收集程序定期收回不再使用的对象所占据的内存。但是您还不能完全撒手不管。您仍然需要监控程序的内存使用情况，因为 Java 进程的内存不仅仅包括堆中分配的对象。它还包括程序的字节码（JVM 在运行时解释执行的指令）、JIT 代码（已经为目标处理器编译过的代码）、任何本机代码和 JVM 使用的一些元数据（异常表、行号表等等）。情况更为复杂的是，某些类型的内存（如本机库）可以在进程间共享，因此确定 Java 应用程序的内存占用可能是一项非常艰巨的任务。

有大量在 Windows 监控内存使用的工具，但不幸的是没有一种能够提供您需要的所有信息。更糟的是，这些形形色色的工具甚至没有一个公共的词汇表。但本文会助您一臂之力，文中将介绍一些最有用的、可免费获得的工具，并提供了如何使用它们的技巧。

Windows 内存：一次旋风般的旅行

了解本文要讨论的工具之前，需要对 Windows 如何管理内存有基本的理解。Windows 使用一种分页请求虚拟内存系统，现在我们就来分析一下这种系统。

虚拟地址空间

虚拟内存的概念在上个世纪五十年代就提出了，当时是作为解决不能一次装入实际内存的程序这一复杂问题的方案提出的。在虚拟内存系统中，程序可以访问超出可用物理内存的更大的地址集合，专用内存管理程序将这些逻辑地址映射到实际地址，使用磁盘上的临时存储保存超出的部分。

Windows 所使用的现代虚拟内存实现中，虚拟存储被组织成大小相同的单位，称为页。每个操作系统进程占用自己的虚拟地址空间，即一组可以读写的虚拟内存页。每个页可以有三种状态：

自由：还没有进程使用这部分地址空间。如果企图访问这部分空间，无论读写都会造成某种运行时失效。该操作将导致弹出一个 Windows 对话框，提示出现了访问冲突。（Java 程序不会造成这种错误，只有用支持指针的语言编写的程序才可能造成这种问题。）

保留：这部分地址空间保留给进程，以供将来使用，但是在交付之前，不能访问该地址空间。很多 Java 堆在一开始处于保留状态。

提交：程序可以访问的内存，得到了完全支持，就是说已经在分页文件中分配了页帧。提交的页只有在第一次被引用时才装入主存，因此成为请求式分页。

图 1 说明了进程地址空间中的虚拟页如何映射到内存中的物理页帧。

图 1. 进程地址空间中的虚拟页到物理页帧的映射