JVM通俗易懂

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一.JVM初识

jvm简介

Java类加载器(ClassLoader)及双亲委派

类加载器

classloader顾名思义，即是类加载。虚拟机把描述类的数据从class字节码文件加载到内存，并对数据进行检验、转换解析和初始化，最终形成可以被虚拟机直接使用的Java类型

执行流程

public class Test { 
    public static void main(String[] args) { 
    Test test = new Test(); System.out.println(test.getClass()); Class<? extends Test> testClass = test.getClass(); System.out.println(testClass.getClassLoader()+" 系统类加载器 (AppClassLoader)"); System.out.println(testClass.getClassLoader().getParent()+" 扩展类加载器 (Extension ClassLoader)"); System.out.println(testClass.getClassLoader().getParent().getParent()+" 启动类加载器 (Bootstrap Classloader)"); } } 

执行结果

classloader双亲委托机制

 public Class<?> loadClass(String name) throws ClassNotFoundException { 
    return loadClass(name, false); } // -----??----- protected Class<?> loadClass(String name, boolean resolve) throws ClassNotFoundException { 
    // 首先，检查是否已经被类加载器加载过 Class<?> c = findLoadedClass(name); if (c == null) { 
    try { 
    // 存在父加载器，递归的交由父加载器 if (parent != null) { 
    c = parent.loadClass(name, false); } else { 
    // 直到最上面的Bootstrap类加载器 c = findBootstrapClassOrNull(name); } } catch (ClassNotFoundException e) { 
    // ClassNotFoundException thrown if class not found // from the non-null parent class loader } if (c == null) { 
    // If still not found, then invoke findClass in order // to find the class. c = findClass(name); } } return c; } 

执行流程

当一个Hello.class这样的文件要被加载时。不考虑我们自定义类加载器，首先会在AppClassLoader中检查是否加载过，如果有那就无需再加载了。如果没有，那么会拿到父加载器，然后调用父加载器的loadClass方法。父类中同理也会先检查自己是否已经加载过，如果没有再往上。注意这个类似递归的过程，直到到达Bootstrap classLoader之前，都是在检查是否加载过，并不会选择自己去加载。直到BootstrapClassLoader，已经没有父加载器了，这时候开始考虑自己是否能加载了，如果自己无法加载，会下沉到子加载器去加载，一直到最底层，如果没有任何加载器能加载，就会抛出ClassNotFoundException。

双亲委派的好处

堆

堆栈的区别

• 物理地址： 堆的物理地址分配对对象是不连续的。因此性能慢些。 栈使用的是数据结构中的栈，先进后出的原则，物理地址分配是连续的。所以性能快。
• 内存分别： 堆因为是不连续的，所以分配的内存是在 运行期 确认的，因此大小不固定。一般堆大小远远大于栈。栈是连续的，所以分配的内存大小要在 编译期 就确认，大小是固定的。
• 存放的内容： 堆存放的是对象的实例和数组。因此该区更关注的是数据的存储
  栈存放：局部变量，操作数栈，返回结果。该区更关注的是程序方法的执行。
• 程序的可见度 堆对于整个应用程序都是共享、可见的。
  栈只对于线程是可见的。所以也是线程私有。他的生命周期和线程相同。
• GC机制：针对的是堆
  栈内存，主管程序的运行，生命周期和线程同步，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，一旦线程结束，栈就over

堆的分区

• Eden区：新对象都是在此new出来的
• 老年代区：经过GC机制未清理的对象（长期存活的对象或者新生代无法容纳的大对象）进入老年代
• 元空间：逻辑上存在，物理上不存在这个区域常驻内存，用来存放JDK自身携带的Class对象，Interface元数据，java运行时的一些环境或类信息，不存在垃圾回收，关闭JVM就会释放这个区域的内存

 元空间的发展历程： 1.6之前 永久代 常量池是在方法区中 1.7永久代 但慢慢退化了-有了去永久代的想法 常量池在堆中 1.8后 无永久代 常量池在元空间中 老年代中的对象： 年龄达到一定的程度（默认是15）的对象 在 survivor 空间中相同年龄所有对象大小的总和>survivor空间的一半 

二.JVM调优

gc垃圾回收机制

调优目的

使用较小的内存占用来获得较高的吞吐量或者较低的延迟。

重要指标

• 内存占用：程序正常运行需要的内存大小。
• 延迟：由于垃圾收集而引起的程序停顿时间。
• 吞吐量：用户程序运行时间占用户程序和垃圾收集占用总时间的比值。

调优

根据内存调优

错误用例

public class Demo { 
    public static void main(String[] args) { 
    String str=""; while (true){ 
    str+=str+new Random().nextInt()+new Random().nextInt(); } } } 

先设置jvm的属性

-Xmx1024m：设置JVM最大可用内存为1024M。
-Xms1024m：设置JVM促使内存为1024m。此值可以设置与-Xmx相同，以避免每次垃圾回收完成后JVM重新分配内存。
-XX:+PrintGCDetails 用于打印输出详细的GC收集日志的信息.

报错信息

解决方案

1. 先尝试扩大堆内存看结果
2. 分析内存，看一下那个地方出现了问题（专业工具）

常用JVM参数参考

-Xms2g：初始化推大小为 2g； -Xmx2g：堆最大内存为 2g； Xms 是设置初始化内存分配大小 默认是1/64 Xmx 是设置最大分配内存 默认是1/4 -XX:NewRatio=4：设置年轻的和老年代的内存比例为 1:4； -XX:SurvivorRatio=8：设置新生代 Eden 和 Survivor 比例为 8:2； –XX:+UseParNewGC：指定使用 ParNew + Serial Old 垃圾回收器组合； -XX:+UseParallelOldGC：指定使用 ParNew + ParNew Old 垃圾回收器组合； -XX:+UseConcMarkSweepGC：指定使用 CMS + Serial Old 垃圾回收器组合； -XX:+PrintGC：开启打印 gc 信息； -XX:+PrintGCDetails：打印 gc 详细信息。 

gc垃圾回收设置优化

G1的适用场景

• 面向服务端应用，针对具有大内存、多处理器的机器。(在普通大小的堆里表现并不惊喜)
• 最主要的应用是需要低GC延迟并具有大堆的应用程序提供解决方案(G1通过每次只清理一部分而不是全部Region的增量式清理来保证每次GC停顿时间不会过长)
• 在堆大小约6GB或更大时，可预测的暂停时间可以低于0.5秒
  用来替换掉JDK1.5中的CMS收集器，以下情况，使用G1可能比CMS好
  – 超过50% 的java堆被活动数据占用
  – 对象分配频率或年代提升频率变化很大
  – GC停顿时间过长(大于0.5至1秒)
• 从经验上来说，整体而言：
  – 小内存应用上，CMS大概率会优于 G1；
  – 大内存应用上，G1则很可能更胜一筹。
  – 这个临界点大概是在 6~8G 之间（经验值）

其他收集器适用场景

• 如果你想要最小化地使用内存和并行开销，请选择Serial Old(老年代) + Serial(年轻代)
• 如果你想要最大化应用程序的吞吐量，请选择Parallel Old(老年代) + Parallel(年轻代)
• 如果你想要最小化GC的中断或停顿时间，请选择CMS(老年代) + ParNew(年轻代)

jvm调优步骤

监控分析

分析GC日志及dump文件，判断是否需要优化，确定瓶颈问题点。

如何生成GC日志

生成GC日志 -XX:+UseG1GC 代表使用G1垃圾收集器 -XX:MaxGCPauseMillis=100 垃圾收集最大停顿时间 -Xmx256m 代表堆内存最大大小 -XX:+PrintGCDetails 输出GC详细信息 -XX:+PrintGCTimeStamps 打印GC时间戳 -XX:+PrintGCDateStamps -XX:+PrintHeapAtGC 代表执行GC前和之后堆内存状态 -Xloggc:G:\y2\JVM专题\gc.log 代表日志输出目录 

产生dump文件

生成dump配置

准备工作

• idea先下载JProfiler工具
• JProfiler官网下载软件
• idea中设置JProfiler
  

java OOM错误示例

public class Demo { 
    public static void main(String[] args) { 
    String str=""; try { 
    while (true){ 
    str+=str+new Random().nextInt()+new Random().nextInt(); } }catch (Error e){ 
    e.printStackTrace(); } } } 

java 运行jvm配置

-Xms1m -Xmx8m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 

java 运行结果

java 生成dump文件

查看dump文件

双击打开*.hprof文件

后续待更