JVM 对象查询语言（OQL）[转载]

最近生产环境出现一个很奇怪的问题，测试环境无法重现，本地直连生产无法重现。于是用上 jmap + Java VisualVM 的 OQL (Object Query Language) 分析问题。

关于OGL的文章不多，特此转载，原文出处：https://blog.csdn.net/pange1991/article/details/82023771

本文主要翻译自JDK 1.8的JVM监控工具jhat中关于OQL的英文帮助说明。

可以在jhat 和 jvisualvm 中进行实践。

OQL（对象查询语言） 

OQL是用于查询Java堆的类SQL查询语言。OQL允许过滤/选择从Java堆中获取的信息。虽然HAT已经支持预定义的查询，例如“显示类X的所有实例”，但OQL增加了更多的灵活性。OQL基于JavaScript表达式语言。
 

OQL查询的形式

select <JavaScript expression to select>
[ from [instanceof] <class name> <identifier>
[ where <JavaScript boolean expression to filter> ] ]

解释： 
(1)class name是java类的完全限定名，如：java.lang.String, java.util.ArrayList, [C是char数组, [Ljava.io.File是java.io.File[]，依此类推
(2)类的完全限定名不足以唯一的辨识一个类，因为不同的ClassLoader载入的相同的类，它们在JVM中是不同类型的
(3)instanceof表示也查询某一个类的子类，如果不明确instanceof，则只精确查询class name指定的类
(4)from和where子句都是可选的
(5)可以使用obj.field_name语法访问Java字段，并且可以使用array [index]语法访问数组元素
 

OQL示例

• 查询长度大于等于100的字符串

  select s from java.lang.String s where s.value.length >= 100

   
• 查询长度大于等于256的int数组

  select a from [I a where a.length >= 256

   

        另一种方式：select a from int[] a where a.length >= 256

• 显示与正则表达式匹配的字符串的内容
  1.  
     select s.value.toString() from java.lang.String s
  2.  
     where /java/.test(s.value.toString())

        /java/ 修改成你的正则表达式，如/^MyClass$/ 就会匹配MyClass这个字符串

• 显示所有File对象的文件路径

  select file.path.value.toString() from java.io.File file

   
• 显示所有ClassLoader类的名称

  select classof(cl).name from instanceof java.lang.ClassLoader cl

   
• 显示由给定id字符串标识的Class的实例

  select o from instanceof 0x741012748 o
  

   
  请注意，0x741012748是类的ID（在会话中）。通过查看该类页面中显​​示的id可以找到它。

 

OQL内置对象，函数

堆对象

该堆内置对象支持下列方法：

• heap.forEachClass - 为每个Java类调用一个回调函数

  heap.forEachClass(callback);

   
• heap.forEachObject - 为每个Java对象调用回调函数

  heap.forEachObject(callback, clazz, includeSubtypes);
  

   
  clazz是选择其实例的类。如果未指定，则默认为java.lang.Object。includeSubtypes是一个布尔标志，指定是否包含子类型实例。该标志的默认值为true。
• heap.findClass - 查找给定名称的Java类

  heap.findClass(className);
  

   
  where className是要查找的类的名称。生成的Class对象具有以下属性：
  • name - 类的名称。
  • superclass - 超类的类对象（如果是java.lang.Object，则为null）。
  • statics - 类的静态字段的名称，值对。
  • fields - 字段对象的数组。field对象具有名称，签名属性。
  • loader - 加载此类的ClassLoader对象。
  • signers - 签署此类的签名者。
  • protectionDomain - 此类所属的保护域。
  类对象具有以下方法：
  • isSubclassOf - 测试给定的类是否是此类的直接或间接子类。
  • isSuperclassOf - 测试给定的Class是否是此类的直接或间接超类。
  • subclasses - 返回直接和间接子类的数组。
  • superclasses - 返回直接和间接超类的数组。
• heap.findObject - 从给定的对象id中查找对象

  heap.findObject(stringIdOfObject);
  

   
• heap.classes - 返回所有Java类的枚举
• heap.objects - 返回Java对象的枚举

  heap.objects(clazz, [includeSubtypes], [filter])
  

   
  clazz是选择其实例的类。如果未指定，则默认为java.lang.Object。includeSubtypes是一个布尔标志，指定是否包含子类型实例。该标志的默认值为true。此方法接受可选的过滤器表达式以过滤对象的结果集。
• heap.finalizables - 返回待完成的Java对象的枚举。
• heap.livepaths - 返回给定对象存活的路径数组。此方法接受可选的第二个参数，它是一个布尔标志。此标志指示是否包含弱引用的路径。默认情况下，不包括具有弱引用的路径。

  select heap.livepaths(s) from java.lang.String s
  

   
  该数组本身的每个元素都是另一个数组。后一个数组包含一个位于路径“引用链”中的对象。
• heap.roots - 返回堆的根的枚举。 每个Root对象都具有以下属性：
  • id - 此根引用的对象的字符串id
  • type - 描述类型的Root（JNI Global，JNI Local，Java Static等）
  • description - Root的字符串描述
  • referrer - 负责此根或null的Thread Object或Class对象

例子：

• 访问类java.lang.System的静态字段'props'

  select heap.findClass("java.lang.System").statics.props
  

   
• 获取java.lang.String类的字段数

  select heap.findClass("java.lang.String").fields.length
  

   
• 找到其对象id被赋予的对象

  select heap.findObject("0xf3800b58")

   
• 选择所有匹配java.net.*的类

   select filter(heap.classes(), "/java.net./.test(it.name)")

   

单个对象上的函数

• allocTrace(jobject)
• classof(jobject)
• forEachReferrer(callback, jobject)
• identical(o1, o2)
• objectid(jobject)
• reachables(jobject, excludedFields)
• referrers(jobject)
• referees(jobject)
• refers(jobject)
• root(jobject)
• sizeof(jobject)
• toHtml(obj)

allocTrace函数

这将返回给定Java对象的分配站点跟踪（如果可用）。allocTrace返回对象的数组。每个对象具有以下属性：

• className - 其方法在框架中运行的Java类的名称。
• methodName - 运行的Java方法的名称。
• methodSignature - 框架中运行的Java方法的签名。
• sourceFileName - 框架中运行的Java类的源文件的名称。
• lineNumber - 方法中的源行号。

classof函数

返回给定Java对象的Class对象。结果对象支持以下属性：

• name - 类的名称。
• superclass - 超类的类对象（如果是java.lang.Object，则为null）。
• 静态 - 类的静态字段的名称，值对。
• fields - 字段对象的数组。字段对象具有名称，签名属性。
• loader - 加载此类的ClassLoader对象。
• 签名者 - 签署此类的签名者。
• protectionDomain - 此类所属的保护域。

类对象具有以下方法：

• isSubclassOf - 测试给定的类是否是此类的直接或间接子类。
• isSuperclassOf - 测试给定的Class是否是此类的直接或间接超类。
• subclasses - 返回直接和间接子类的数组。
• superclasses - 返回直接和间接超类的数组。

例子：

• 显示每个Reference类型对象的类名

select classof(o).name from instanceof java.lang.ref.Reference o

 

• 显示java.io.InputStream的所有子类

select heap.findClass("java.io.InputStream").subclasses()

 

• 显示java.io.BufferedInputStream的所有超类

select heap.findClass("java.io.BufferedInputStream").superclasses()

 

forEachReferrer函数

为给定Java对象的每个引用者调用一个回调函数。

identical函数

返回两个给定的Java对象是否相同。

select identical(heap.findClass("Foo").statics.bar, heap.findClass("AnotherClass").statics.bar)

 

objectid函数

返回给定Java对象的String id。此id可以传递给 heap.findObject，也可以用于比较对象以进行标识。

select objectid(o) from java.lang.Object o

 

reachables函数

返回从给定Java对象传递引用的Java对象数组。（可选）接受第二个参数，该参数是逗号分隔的字段名称，以从可达性计算中排除。字段以class_name.field_name模式编写。

例子：

• 从每个Properties实例打印所有可到达的对象。

select reachables(p) from java.util.Properties p

 

• 打印每个java.net.URL中的所有可访问内容，但省略可通过指定字段访问的对象。

1.  
   select reachables(u, 'java.net.URL.handler') from java.net.URL u
2.  
    

referrers函数

返回引用了给定Java对象的所有对象

例子：

• 查询每个java.lang.Object实例被引用的次数

  select count(referrers(o)) from java.lang.Object o
  

   
• 查询那些对象引用了java.io.File实例对象

  select referrers(f) from java.io.File f
  

   
• 查询被引用次数超过2的URL对象

  select u from java.net.URL u where count(referrers(u)) > 2

   

referees函数

返回给定Java对象直接引用的Java对象数组。

示例：打印java.io.File类的所有静态引用字段

select referees(heap.findClass("java.io.File"))

 

refers函数

返回第一个Java对象是否引用第二个Java对象。

root函数

如果给定对象是根对象集的成员，则此函数返回描述其原因的描述性根对象。如果给定的对象不是root，则此函数返回null。

sizeof函数

以字节为单位返回给定Java对象的大小示例：

 select sizeof(o) from [I o

 

toHtml函数

返回给定Java对象的HTML字符串。请注意，对于select表达式选择的对象，会自动调用此方法。但是，打印更复杂的输出可能很有用。示例：以粗体字体重量打印超链接

select "<b>" + toHtml(o) + "</b>" from java.lang.Object o

 

选择多个值

可以使用JavaScript对象文字或数组选择多个值。

示例：显示每个线程对象的名称和线程

1.  
   select { name: t.name? t.name.toString() : "null", thread: t }
2.  
   from instanceof java.lang.Thread t

数组/迭代器/枚举操作函数

这些函数接受数组/迭代器/枚举和表达式字符串[或回调函数]作为输入。这些函数迭代数组/迭代器/枚举，并在每个元素上应用表达式（或函数）。请注意，JavaScript对象是关联数组。因此，这些函数也可以与任意JavaScript对象一起使用。

concat函数

连接两个数组或枚举（即返回复合枚举）。

contains函数

返回给定的数组/枚举是否包含代码中指定的给定布尔表达式的元素。评估的代码可以引用以下内置变量。

• it - >目前访问过的元素
• index - >当前元素的索引
• array - >正在迭代的数组/枚举

示例：选择某些静态字段引用某些类的所有Properties对象。

1.  
   select p from java.util.Properties p
2.  
   where contains(referrers(p), "classof(it).name == 'java.lang.Class'")

• concat(array1/enumeration1, array2/enumeration2)
• contains(array/enumeration, expression)
• count(array/enumeration, expression)
• filter(array/enumeration, expression)
• length(array/enumeration)
• map(array/enumeration, expression)
• max(array/enumeration, [expression])
• min(array/enumeration, [expression])
• sort(array/enumeration, [expression])
• sum(array/enumeration, [expression])
• toArray(array/enumeration)
• unique(array/enumeration, [expression])

count函数

count函数返回满足给定布尔表达式的输入数组/枚举的元素数。布尔表达式代码可以引用以下内置变量。

• it - >目前访问过的元素
• index - >当前元素的索引
• array - >正在迭代的数组/枚举

示例：查询匹配特定名称模式的类的数量

select count(heap.classes(), "/java.io./.test(it.name)")

 

filter函数

filter函数返回一个数组/枚举，其中包含满足给定布尔表达式的输入数组/枚举的元素。布尔表达式代码可以引用以下内置变量。

• it - >目前访问过的元素
• index - >当前元素的索引
• array - >正在迭代的数组/枚举
• result - > result array / enumeration

例子：

• 显示所有具有匹配java.io. * 的类

  select filter(heap.classes(), "/java.io./.test(it.name)")

   
• 显示引用者不是来自java.net包的URL对象的所有引用
  1.  
     select filter(referrers(u), "! /java.net./.test(classof(it).name)")
  2.  
     from java.net.URL u

length函数

length函数返回数组/枚举的元素数。

map函数

通过评估每个元素上的给定代码来转换给定的数组/枚举。评估的代码可以引用以下内置变量。

• it - >目前访问过的元素
• index - >当前元素的索引
• array - >正在迭代的数组/枚举
• result - > result array / enumeration

map函数返回通过在输入数组/枚举的每个元素上重复调用代码而创建的值的数组/枚举。

示例：显示具有名称和值的java.io.File的所有静态字段

select map(heap.findClass("java.io.File").statics, "index + '=' + toHtml(it)")

 

max函数

返回给定数组/枚举的最大元素。（可选）接受代码表达式以比较数组的元素。默认情况下使用数字比较。比较表达式可以使用以下内置变量：

• lhs - >左侧元素进行比较
• rhs - >右侧元素进行比较

例子：

• 找到任何String实例的最大长度

  select max(map(heap.objects('java.lang.String', false), 'it.value.length'))
  

   
• 查找具有最大长度的字符串实例
  1.  
     select max(heap.objects('java.lang.String'), 'lhs.value.length > rhs.value.length')
  2.  
      

min函数

返回给定数组/枚举的最小元素。（可选）接受代码表达式以比较数组的元素。默认情况下使用数字比较。比较表达式可以使用以下内置变量：

• lhs - >左侧元素进行比较
• rhs - >右侧元素进行比较

例子：

• 找到任何Vector实例的最小大小

  select min(map(heap.objects('java.util.Vector', false), 'it.elementData.length'))
  

   
• 找到具有最大长度的Vector实例

  select min(heap.objects('java.util.Vector'), 'lhs.elementData.length < rhs.elementData.length')
  

   

sort函数

给出数组/枚举的排序。（可选）接受代码表达式以比较数组的元素。默认情况下使用数字比较。比较表达式可以使用以下内置变量：

• lhs - >左侧元素进行比较
• rhs - >右侧元素进行比较

例子：

• 按大小顺序打印所有char []对象。

select sort(heap.objects('[C'), 'sizeof(lhs) - sizeof(rhs)')

 

• 按大小顺序打印所有char []对象，同时也打印大小。

select map(sort(heap.objects('[C'), 'sizeof(lhs) - sizeof(rhs)'), '{ size: sizeof(it), obj: it }')

 

sum函数

此函数返回给定输入数组或枚举的所有元素的总和。（可选）接受表达式作为第二个参数。这用于在对输入元素求和之前映射输入元素。

示例：返回每个Properties对象中可到达对象的大小总和

1.  
   select sum(map(reachables(p), 'sizeof(it)'))
2.  
   from java.util.Properties p
3.  
    
4.  
   // or omit the map as in ...
5.  
   select sum(reachables(p), 'sizeof(it)')
6.  
   from java.util.Properties p

toArray函数

此函数返回一个包含输入数组/枚举元素的数组。

unique函数

此函数返回包含给定输入数组/枚举的唯一元素的数组/枚举

示例：选择从字符串引用的唯一char []实例。请注意，多个String实例可以共享内容的相同char []。

1.  
   // number of unique char[] instances referenced from any String
2.  
   select count(unique(map(heap.objects('java.lang.String'), 'it.value')))
3.  
    
4.  
   // total number of Strings
5.  
   select count(heap.objects('java.lang.String'))

更复杂的例子

打印每个类加载器的直方图和由它加载的类的数量

select map(sort(map(heap.objects('java.lang.ClassLoader'), 
   '{ loader: it, count: it.classes.elementCount }'), 'lhs.count < rhs.count'),
   'toHtml(it) + "<br>"')

上面的查询解释：java.lang.ClassLoader有一个名为java.util.Vector类型的类的私有字段，Vector有一个名为elementCount的私有字段，它是Vector中元素的数量。我们使用JavaScript对象文字和地图功能选择多个值（加载器，计数）。我们使用带有比较表达式的sort函数对count（即加载的类数）进行排序。

查询每个类加载器实例的父子链

   select map(heap.objects('java.lang.ClassLoader'),
      function (it) {
         var res = '';
         while (it != null) {
            res += toHtml(it) + "->";
            it = it.parent;
         }
         res += "null";
         return res + "<br>";
      })

请注意，我们使用java.lang.ClassLoader类的父字段并使用回调函数遍历parent为null以映射调用。

查询所有系统属性的值

  select map(filter(heap.findClass('java.lang.System').statics.props.table, 'it != null'), 
            function (it) {
                var res = "";
                while (it != null) {
                    res += it.key.value.toString() + '=' +
                           it.value.value.toString() + '<br>';
                    it = it.next;
                }
                return res;
            });

以上查询使用以下事实：

• java.lang.System具有类型为java.util.Properties的名称为'props'的静态字段。
• java.util.Properties的字段为'table'，类型为java.util.Hashtable $ Entry（此字段继承自java.util.Hashtable）。这是hashtable桶数组。
• java.util.Hashtable $ Entry包含'key'，'value'和'next'字段。每个条目指向同一哈希表桶中的下一个条目（或null）。
• java.lang.String类具有char []类型的'value'字段。

请注意，此查询（以及许多其他查询）可能不稳定 - 因为Java平台类的私有字段可能会被修改/删除而不会发出任何通知！（实施细节）。但是，在用户类上使用此类查询可能是安全的 - 假设用户可以控制类。