JVM 虚拟机

问题

首先来看看这些问题,下面会一一解答

  • jvm理解,Java8虚拟机和之前有什么更新
  • 什么是OOM,什么是StackOverFlowError
  • JVM常用的参数调优有哪些
  • 内存快照如何抓取,怎么分析Fump文件
  • 谈谈jvm中,类加载器的认识

基本概念

首先大致了解一下虚拟机内部的东西

  • 程序计数器
  • Java虚拟机栈
  • 本地方法栈
  • Java堆
  • 方法区

    程序计数器(PC)

程序计数器是一块很小的内存空间,用于记录下一条要运行的指令。每个线程都需要一个程序计数器,各个线程之中的计数器相互独立,是线程中私有的内存空间

java虚拟机栈

java虚拟机栈也是线程私有的内存空间,它和java线程同一时间创建,保存了局部变量、部分结果,并参与方法的调用和返回

本地方法栈

本地方法栈和java虚拟机栈的功能相似,java虚拟机栈用于管理Java函数的调用,而本地方法栈用于管理本地方法的调用,但不是由Java实现的,而是由C实现的

java堆

为所有创建的对象和数组分配内存空间,被JVM中所有的线程共享

方法区

也被称为永久区,与堆空间相似,被JVM中所有的线程共享。方法区主要保存的信息是类的元数据,方法区中最为重要的是类的类型信息、常量池、域信息、方法信息,其中运行时常量池就在方法区,对永久区的GC回收,一是GC对永久区常量池的回收;二是永久区对元数据的回收

类加载器

  1. 虚拟机自带的加载器
  2. 启动类(根)加载器
  3. 拓展类加载器
  4. 应用程序加载器

双亲委托机制

  • Java 虚拟机大致结构图

JVM 虚拟机

  • 详细图

JVM 虚拟机

Class类是模板,而对象是类的实例,同一个类模板也可创造不同的实例。
JVM 虚拟机

Native

// native :凡是带了native关键字的,说明java的作用范围达不到了,回去调用底层C语言的库!
//会进入本地方法栈
//调用本地方法本地接口JNI
// JNI作用:打展Java的使用,融合不同的编程语言为ava所用!最初: C、C++。
// Java 诞生的时候C、C++横行,想要立足,必须要有调C、C++的程序
//它在内存区域中专门开昨了一块标记区域: Native Method stack,登记native方法
//在最终执行的时候,加载本地方法库中的方法通过INI
// Java程序驱动打印机

方法区

Method Area 方法区

方法区是被所有线程共享,所有字段和方法字节码,以及一些特殊方法,如构造函数,接口代码也在此定义,简单说,所有定义的方法的信息都保存在该区域,此区域属于共享区间:
静态变量、常量、类信息(构造函数、接口定义)、运行时常量池存在方法区中,但是实例变量存在堆内存中,和方法区无关。
static  final  class  常量池
方法运行时入栈,方法的引用在栈,方法在堆里面。
public class Test {
    private int a;
    private String name = "haha";

    public static void main(String[] args) {
        Test test1 = new Test();
        test1.a = 1;
        test1.name = "hudu";
    }
}

对于上面的代码,执行过程在底层的实现过程为:

JVM 虚拟机

栈:数据结构

程序:数据结构+算法
栈:先进后出、后进先出
队列:先进先出(FIFO:First Input First Output)

为什么main()方法先执行,最后结束
查看下面的代码

public class Test2 {
    public static void main(String[] args) {
        new Test2().test();
    }

    public void test() {
        a();
    }
    public void a() {
        test();
    }
}

常见的栈溢出
最后会报错:Exception in thread “main” java.lang.StackOverflowError

JVM 虚拟机
由图可知,正常的递归调用会有结束的限制,然而上面会方法之间不停调用,就出现了栈溢出。

栈:栈内存,主管程序的运行,生命周期和线程同步;线程结束,栈内存就释放了,对于栈来说,不存在垃圾回收机制。
一旦线程结束,栈就 Over 了

栈:8大基本类型,对象的引用,实例的方法

栈运行原理:栈帧

JVM 虚拟机
程序正在执行的方法一定在栈的顶部

栈+堆+方法区:交互关系
java8中,运行时常量池在方法区中,字符串常量池,静态变量在堆中,原空间方法实现。

JVM 虚拟机

三种 JVM

  • Sun 公司 HotSpot
  • BEA
  • IBM

Heap,一个JVM 只有一个堆内存,堆内存是可以调整大小的

类加载器读取了类文件后,一般会把什么放到堆中?类,方法,常量,变量。保存我们所有引用类型的真实对象
类方法(静态方法)保存在方法去里

堆内存汇总还要分为三个区域:

  • 新生区
  • 老年区
  • 永久区

JVM 虚拟机

GC 垃圾回收主要在新生区和老年区
假设内存满了,OOM,堆内存不够!java. lang .OutOfMemoryError: Java hejap space

在JDK8之后,永久存储区改了个名字(元空间)

新生区

  • 类:诞生和成长的地方,甚至死亡,
  • 伊甸园,所有的对象都在伊甸园区new出来的
  • 幸存者区(0,1)

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老年区
经过研究,99%的对象都是临时对象

永久区
这个区域常驻内存,用来存放一些,jdk自身携带的Class对象,Interface元数据,存储的是java运行时的一些环境或类信息,这个区域不存在垃圾回收机制,关闭jvm虚拟机就会释放这个区域的内存。

一个启动类,加载了太多的第三方jar包,Tomcat部署了太多的应用。大量动态生成的反射类,不断被加载,知道内存慢,出现OOM

  • jdk1.6之前:永久代,常量池在方法区中
  • jdk1.7:永久代,但是慢慢的退化,去永久代,常量池在堆中
  • jdk1.8之后:无永久代,常量池在元空间

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元空间,逻辑上存在,物理上不存在
下面通过代码验证

public class Test4 {
    public static void main(String[] args) {
        //返回jvm的初始化总内存
        long total = Runtime.getRuntime().totalMemory();
        //返回jvm虚拟机的使用的最大内存
        long max = Runtime.getRuntime().maxMemory();

        System.out.println("max="+max+"字节\t"+(max/(double)1024/1024)+"MB");
        System.out.println("total="+total+"字节\t"+(total/(double)1024/1024)+"MB");
        //默认情况下:分配总内存是电脑的1/4,而初始化是1/64

        //305664K+699392K = 1,005,056k = 981.5MB
    }
}

输出结果:

max=1029177344字节    981.5MB
total=1029177344字节    981.5MB
Heap
 PSYoungGen      total 305664K, used 15729K [0x00000007aab00000, 0x00000007c0000000, 0x00000007c0000000)
  eden space 262144K, 6% used [0x00000007aab00000,0x00000007aba5c420,0x00000007bab00000)
  from space 43520K, 0% used [0x00000007bd580000,0x00000007bd580000,0x00000007c0000000)
  to   space 43520K, 0% used [0x00000007bab00000,0x00000007bab00000,0x00000007bd580000)
 ParOldGen       total 699392K, used 0K [0x0000000780000000, 0x00000007aab00000, 0x00000007aab00000)
  object space 699392K, 0% used [0x0000000780000000,0x0000000780000000,0x00000007aab00000)
 Metaspace       used 3093K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 335K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

可以看到PSYoungGen+ParOldGen就等于总内存大小了
实际上方法区物理上不在堆内存中。

-Xms1024m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails

出现OOM:

  1. 尝试扩大堆内存查看结果
  2. 分析内存,看一下哪个地方出现问题

在一个项目中,突然出现OOM,如何排除

  • 能够看到代码第几行出错:内存快照工具,MAT,Jprofile
  • Debug,一行一行分析代码!

MAT,Jprofile

  • 分析Dump内存文件,快速定位内存泄漏
  • 获得堆中数据
  • 获得大的对象
  • 。。。
//-Xms设置初始化内存分配大小 1/64
//-Xmx设置最大分配内存大小,默认1/4
//-XX:+PrintGCDetails //打印垃圾回收信息
//-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError //OOM Dump
例如:
-Xms1m -Xmx8m -XX:HeapDumpOnOutOfMemoryError
JVM
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