JVM相关知识

Posted 2021-01-10 psy-code

1.概述

JVM是运行在操作系统之上的，它与硬件没有直接的交互

 

1.1类装载器ClassLoader

负责加载class文件，class文件在文件开头有特定的文件标示，

并且ClassLoader只负责class文件的加载，至于它是否可以运行，则由Execution Engine决定

1.2类加载器分类

虚拟机自带的加载器
　　启动类加载器（Bootstrap）C++
　　扩展类加载器（Extension）Java
　　应用程序类加载器（App）Java,也叫系统类加载器，加载当前应用的classpath的所有类
用户自定义加载器 

　　Java.lang.ClassLoader的子类，用户可以定制类的加载方式,

package com.zy;

import org.junit.Test;

public class JvmDemo01 {

    @Test
    public void fn01(){
        Object obj = new Object();
        ClassLoader classLoader = obj.getClass().getClassLoader();
        System.out.println("Object对象的类加载器即BootstrapClassLoader是:"+classLoader);
        JvmDemo01 jvm = new JvmDemo01();
        ClassLoader classLoader1 = jvm.getClass().getClassLoader();
        System.out.println("应用程序类加载器即ApplicationClassLoader是:"+classLoader1);
        System.out.println("应用程序类加载器的父类加载器即ExtensionClassLoader是:"+classLoader1.getParent());
        System.out.println("扩展类加载器的父类加载器即BootstrapClassLoader是:"+classLoader1.getParent().getParent());
    }
}

 

 1.3双亲委派模型

sun.misc.Launcher
它是一个java虚拟机的入口应用
某个特定的类加载器在接到加载类的请求时，首先将加载任务委托给父类加载器，依次递归，
如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回；
只有父类加载器无法完成此加载任务时，才自己去加载。

2.Execution Engine

Execution Engine执行引擎负责解释命令，提交操作系统执行。

 

3.Native Interface本地接口
Java语言本身不能对操作系统底层进行访问和操作，但是可以通过JNI接口调用其他语言来实现对底层的访问。
本地接口的作用是融合不同的编程语言为Java所用，它的初衷是融合 C/C++程序，Java诞生的时候是C/C++横行的时候，
要想立足，必须有调用C/C++程序，于是就在内存中专门开辟了一块区域处理标记为Native的代码，它的具体做法是Native Method Stack中登记Native方法，
在Execution Engine 执行时加载Native libraries。
目前该方法使用的越来越少了，除非是与硬件有关的应用，比如通过Java程序驱动打印机或者Java系统管理生产设备，在企业级应用中已经比较少见。
因为现在的异构领域间的通信很发达，比如可以使用Socket通信，也可以使用WebService等等。

4.Native Method Stack
它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法，在Execution Engine执行时加载本地方法库。

5.PC寄存器
每个线程都有一个程序计数器，是线程私有的,就是一个指针，指向方法区中的方法字节码（用来存储指向下一条指令的地址,也即将要执行的指令代码），
由执行引擎读取下一条指令，是一个非常小的内存空间，几乎可以忽略不记。

 

6.栈

栈也叫栈内存，主管Java程序的运行，是在线程创建时创建，它的生命期是跟随线程的生命期，
线程结束栈内存也就释放，对于栈来说不存在垃圾回收问题，只要线程一结束该栈就Over，生命周期和线程一致，是线程私有的。
基本类型的变量、实例方法、引用类型变量都是在函数的栈内存中分配。

 

7.方法区
7.1方法区是线程共享的，通常用来保存装载的类的元结构信息。
比如：运行时常量池+静态变量+常量+字段+方法字节码+在类/实例/接口初始化用到的特殊方法等。
7.2通常和永久区关联在一起(Java7之前)，但具体的跟JVM的实现和版本有关。

8.Heap堆(Java7之前)
一个JVM实例只存在一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。
类加载器读取了类文件后，需要把类、方法、常变量放到堆内存中，保存所有引用类型的真实信息，以方便执行器执行。
堆内存逻辑上分为三部分：新生+养老+永久

 

新生区是类的诞生、成长、消亡的区域，一个类在这里产生，应用，最后被垃圾回收器收集，结束生命。
新生区又分为两部分： 伊甸区（Eden space）和幸存者区（Survivor pace） ，所有的类都是在伊甸区被new出来的。
幸存区有两个： 0区（Survivor 0 space）和1区（Survivor 1 space）。
当伊甸园的空间用完时，程序又需要创建对象，JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收(Minor GC)，将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁。
然后将伊甸园中的剩余对象移动到幸存0区.若幸存0区也满了，再对该区进行垃圾回收，然后移动到1区。
那如果1区也满了呢？再移动到养老区。
若养老区也满了，那么这个时候将产生MajorGC（FullGC），进行养老区的内存清理。
若养老区执行了Full GC之后发现依然无法进行对象的保存，就会产生OOM异常“OutOfMemoryError”。

如果出现java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space异常，说明Java虚拟机的堆内存不够。原因有二：
（1）Java虚拟机的堆内存设置不够，可以通过参数-Xms、-Xmx来调整。
（2）代码中创建了大量大对象，并且长时间不能被垃圾收集器收集（存在被引用）。

 9.Java堆内存参数调优

 jdk-7如下:

jdk-8如下:

8.1jvm中默认堆内存

    @Test
    public void fn02(){
        double maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();
        double totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory();
        System.out.println("JVM中默认totalMemory(初始内存分配大小)的值(-Xms)是:"+totalMemory / 1024 / 1024 + "MB");
        System.out.println("JVM中默认maxMemory(最大内存分配大小)的值(-Xmx)是:"+maxMemory / 1024 / 1024 + "MB");
    }

设置VM参数

-Xmx1024m -Xms200m -XX:+PrintGCDetails

打印效果如下:(此处是JDK-8)

JVM中默认totalMemory(初始内存分配大小)的值(-Xms)是:192.0MB
JVM中默认maxMemory(最大内存分配大小)的值(-Xmx)是:910.5MB
Heap
 PSYoungGen      total 59904K, used 8297K [0x00000000eab00000, 0x00000000eed80000, 0x0000000100000000)
  eden space 51712K, 16% used [0x00000000eab00000,0x00000000eb31a640,0x00000000edd80000)
  from space 8192K, 0% used [0x00000000ee580000,0x00000000ee580000,0x00000000eed80000)
  to   space 8192K, 0% used [0x00000000edd80000,0x00000000edd80000,0x00000000ee580000)
 ParOldGen       total 136704K, used 0K [0x00000000c0000000, 0x00000000c8580000, 0x00000000eab00000)
  object space 136704K, 0% used [0x00000000c0000000,0x00000000c0000000,0x00000000c8580000)
 Metaspace       used 5239K, capacity 5424K, committed 5632K, reserved 1056768K
  class space    used 610K, capacity 659K, committed 768K, reserved 1048576K

 8.2out of memory问题解决(OOM)

VM参数设置:

-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
OOM时导出堆到hprof文件。