Java Core Dump 與 Heap Dump 深度剖析：生成時機、工具鏈、執行緒堆疊與記憶體洩漏診斷實戰

JVM 診斷雙核心藍圖：Java Core Dump 與 Heap Dump 完整指南

生產環境 JVM 故障診斷，javacore (Thread Dump) 與 heapdump 是兩大核心藍圖。前者聚焦 CPU/執行緒狀態，後者聚焦記憶體/物件分佈。本文系統解析生成時機、獲取方法、分析工具與實戰診斷流程。

核心差異定位

生成方法大全

Linux/Unix 環境

# 1. 找出 Java 進程 PID
ps -ef | grep java
# 範例輸出: root 5580 1 0 Oct27 ? 00:02:27 /usr/bin/java -server ...

# 2. 發送 SIGQUIT 信號 (產生 javacore + 可能 heapdump)
kill -3 5580

# 3. 間隔 10-30 秒再發送一次 (對比兩份 javacore 找卡點)
sleep 20
kill -3 5580

# 4. 指定輸出目錄 (IBM JVM)
# -Xdump:java:defaults:file=/path/to/javacore.txt
# -Xdump:heap:defaults:file=/path/to/heapdump.phd

通用工具生成 (HotSpot/OpenJDK)

# jstack - 執行緒堆疊 (相當於 javacore)
jstack -l  > thread_dump.txt
jstack -F  > thread_dump.txt  # 強制模式 (進程掛起時)

# jmap - 堆轉儲
jmap -dump:live,format=b,file=heapdump.hprof   # 只存活物件
jmap -dump:format=b,file=heapdump.hprof        # 全部物件

# jcmd - 診斷命令工具 (JDK 7+)
jcmd  Thread.print > thread_dump.txt
jcmd  GC.heap_dump heapdump.hprof

程式碼觸發

// 1. 觸發 Thread Dump (HotSpot)
ManagementFactory.getThreadMXBean().dumpAllThreads(true, true);

// 2. 觸發 Heap Dump (需 com.sun.management.HotSpotDiagnosticMXBean)
HotSpotDiagnosticMXBean mxbean = ManagementFactory.newPlatformMXBeanProxy(
    ManagementFactory.getPlatformMBeanServer(),
    "com.sun.management:type=HotSpotDiagnostic",
    HotSpotDiagnosticMXBean.class);
mxbean.dumpHeap("/path/heapdump.hprof", true); // live=true

JVM 參數自動生成

# OOM 時自動生成
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
-XX:HeapDumpPath=/dumps/heapdump.hprof

# IBM JVM 參數
-Xdump:heap:events=systhrow,filter=java/lang/OutOfMemoryError
-Xdump:java:events=systhrow,filter=java/lang/OutOfMemoryError

Java Core Dump 實戰分析流程

1. 定位當前執行緒：搜尋 Current Thread Details 或 1XHCURRENTTHD (IBM) / "main" #1 (HotSpot)
2. 提取堆疊追蹤：4XESTACKTRACE (IBM) 或 at com.xxx.Class.method (HotSpot)
3. 雙份對比法：間隔獲取兩份，尋找相同執行緒停留在相同程式碼行 → 疑似卡點
4. 關鍵字過濾：
   • BLOCKED / WAITING → 鎖爭用、等待資源
   • RUNNABLE + I/O → 磁碟/網路慢
   • Object.wait() / Thread.join() / Thread.sleep() → 正常等待或卡住
   • java.lang.OutOfMemoryError 在標題 → 直接看 Heap Dump

Heap Dump 記憶體洩漏診斷實戰 (Eclipse MAT)

1. 開啟 .hprof/.phd：File → Open Heap Dump
2. Histogram 視圖：按 Retained Heap 大小排序，找佔用大戶
3. Dominator Tree：看物件保留樹，找 GC Root 到大物件的路徑
4. Leak Suspects Report：自動分析報告，直指疑似洩漏點
5. OQL 查詢：精準定位

   -- 找超過 10MB 的集合
   SELECT * FROM java.util.ArrayList WHERE (toHexString(size) >= 1000000)
   
   -- 找特定類別實例保留路徑
   SELECT * FROM com.myapp.CacheEntry

常見問題模式識別

最佳實務建議

• 常態化收集：定時 jstack、jmap 建立基準線
• 自動化分析：CI/CD 整合 fastThread、MAT 命令列分析
• 敏感資料清理：Heap Dump 含業務數據，分析前脫敏、分析後銷毀
• 工具版本匹配：MAT 版本支援對應 JDK 版本 (如 JDK 17 需 MAT 1.12+)
• 雲原生適配：K8s 環境用 kubectl exec 進容器生成、Sidecar 定期收集

掌握雙 Dump 獲取、分析工具鏈、模式識別，是 JVM 故障從「有感覺」到「有證據」的關鍵能力躍升。