堆外内存（Off-Heap Memory）是指Java虚拟机管理的堆内存之外的内存区域，通常由Java直接内存、内存映射（Mapped ByteBuffer）以及某些库直接分配的本地内存组成。排查Java进程的堆外内存由什么代码创建通常涉及监控工具的使用、JVM参数配置和代码审查。首先，可以利用JVM提供的监控工具（如jmap、jhat和MAT等）生成堆外内存使用报告；其次，通过配置JVM参数（如-XX:NativeMemoryTracking）启用本地内存跟踪；最后，通过代码审查定位可能创建大量堆外内存的代码段。
一、使用JVM提供的工具
通过Java虚拟机提供的不同工具，我们可以监控、分析Java进程的堆外内存使用情况。
1. JMAP工具的使用
JMAP是一个命令行工具，它可以生成Java进程内存的使用概览。使用jmap可以生成堆内存的使用报告，而对于堆外内存，虽然它不能直接报告哪块代码创建，但它可以帮助我们了解内存占用情况，为后续深入分析提供线索。
jmap -heap <pid>
2. MAT（Memory Analyzer Tool）的应用
Memory Analyzer Tool是一个强大的内存分析工具，它可以用来分析堆转储文件（heap dump file），从而找出内存泄露的原因。MAT可以分析堆外内存的引用，帮助我们定位到具体引用堆外内存的类和对象。
mat [options] <heap_dump_file>
二、配置JVM参数以追踪堆外内存
为了跟踪由什么代码创建的堆外内存，可以在JVM启动时开启Native Memory Tracking（NMT）功能。
1. 启用Native Memory Tracking
在启动Java应用时，通过添加JVM参数来启用NMT，并配置细节级别（summary或detAIl）：
-XX:NativeMemoryTracking=summary
-XX:NativeMemoryTracking=detail
2. 使用jcmd获取堆外内存追踪信息
通过jcmd工具，我们可以获取应用的堆外内存使用情况，并识别出创建该内存的代码位置。
jcmd <pid> VM.native_memory summary
jcmd <pid> VM.native_memory detail
三、代码审查
通过对代码进行审查，我们可以识别可能分配大量堆外内存的代码路径。
1. 审查直接内存分配相关代码
查看使用ByteBuffer.allocateDirect()方法的地方，因为这个方法会分配堆外直接内存。
2. 审查NIO文件映射代码
检查使用FileChannel.map()创建内存映射文件的代码，这通常会分配大量的堆外内存。
四、使用第三方工具
第三方工具如YourKit, JProfiler等专业内存分析工具，它们提供了更为详细的堆外内存监控功能。
1. YourKit内存分析
YourKit提供了强大的内存分析和CPU分析功能，可以帮助我们精确地找到内存泄露的地方。
2. JProfiler的内存分析
JProfiler同样是一个强大的Java性能监控和分析工具，它允许用户监控堆外内存的使用，并可以追踪到具体的代码。
五、结合Core Dump分析
当Java进程崩溃时，可以生成Core Dump文件，利用这个文件与调试工具配合分析，可能发现创建堆外内存的代码路径。
1. 生成Core Dump文件
确保Java进制能够在崩溃时生成Core Dump：
-XX:+CreateCoredumpOnCrash
2. 使用GDB等工具分析Core Dump
使用GDB这样的调试工具分析Core Dump文件，结合代码审查，可能找到导致崩溃的堆外内存分配代码。
通过以上方法，我们可以较为全面地排查和定位Java进程的堆外内存分配情况，并找到可能的内存泄漏问题。然而，需要注意的是，堆外内存分析通常较为复杂，可能需要结合多种工具和方法，以及深入的系统和代码理解，才能最终定位到问题根源。
相关问答FAQs：
1. 通过内存分析工具排查Java进程的堆外内存来源有哪些方法？
当需要排查Java进程的堆外内存是由什么代码创建的时，可以使用以下方法进行分析：
- 使用内存分析工具：诸如VisualVM、JProfiler、MAT等工具可以帮助我们检查Java进程的内存使用情况，包括堆外内存的分配情况。
- 查看GC日志：通过分析GC日志，我们可以了解对象的创建、销毁和内存分配的过程。GC日志中通常会记录对象的分配地址等信息，从而可以追踪到堆外内存的创建点。
- 使用jmap命令：jmap是Java虚拟机提供的一个命令行工具，可以生成堆内存的dump文件。通过分析dump文件，可以查看对象的创建点和内存占用情况，从而确定堆外内存的来源。
2. 如何定位Java进程中使用堆外内存最多的代码段是哪个？
要定位Java进程中使用堆外内存最多的代码段，可以采用以下方法：
- 使用内存分析工具：通过内存分析工具，我们可以查看Java进程的内存使用情况，并可以定位到使用堆外内存最多的具体代码段。这些工具通常会提供内存分布图、对象列表等功能，帮助我们找到占用堆外内存的对象或数据结构。
- 检查JNI调用：JNI是Java Native Interface的缩写，用于在Java程序中调用本地代码。如果Java进程中有使用JNI调用，那么可能会使用到堆外内存。检查代码中是否存在JNI调用并分析相关的代码段，可以帮助我们定位使用堆外内存最多的部分。
3. 如何优化Java代码以减少堆外内存使用量？
要优化Java代码以减少堆外内存使用量，可以考虑以下方法：
- 检查使用JNI的部分：如果代码中存在JNI调用，可以尝试减少JNI调用的频率或优化JNI调用的逻辑，以减少对堆外内存的依赖。
- 使用直接内存池：直接内存是一种堆外内存，使用直接内存池可以帮助我们更好地管理使用堆外内存的对象。可以使用ByteBuffer类来分配直接内存，确保垃圾回收不会对其产生影响。
- 优化数据结构和算法：检查代码中的数据结构和算法，尽可能减少不必要的内存分配和拷贝操作。合理选择数据结构和算法，可以减少对堆外内存的需求。
- 定期回收堆外内存：如果堆外内存是由于代码中临时创建的对象导致的，可以在使用完这些对象后手动回收堆外内存，避免长时间的占用。
