JVM相關知識整理和學習

Java小鋪發表於2018-06-14

JVM是虛擬機器,也是一種規範,他遵循著馮·諾依曼體系結構的設計原理。馮·諾依曼體系結構中,指出計算機處理的資料和指令都是二進位制數,採用儲存程式方式不加區分的儲存在同一個儲存器裡,並且順序執行,指令由操作碼和地址碼組成,操作碼決定了操作型別和所操作的數的數字型別,地址碼則指出地址碼和運算元。從dos到window8,從unix到ubuntu和CentOS,還有MAC OS等等,不同的作業系統指令集以及資料結構都有著差異,而JVM通過在作業系統上建立虛擬機器,自己定義出來的一套統一的資料結構和操作指令,把同一套語言翻譯給各大主流的作業系統,實現了跨平臺執行,可以說JVM是java的核心,是java可以一次編譯到處執行的本質所在。

一、JVM的組成和執行原理。

JVM的畢竟是個虛擬機器,是一種規範,雖說符合馮諾依曼的計算機設計理念,但是他並不是實體計算機,所以他的組成也不是什麼儲存器,控制器,運算器,輸入輸出裝置。在我看來,JVM放在執行在真實的作業系統中表現的更像應用或者說是程式,他的組成可以理解為JVM這個程式有哪些功能模組,而這些功能模組的運作可以看做是JVM的執行原理。JVM有多種實現,例如Oracle的JVM,HP的JVM和IBM的JVM等,而在本文中研究學習的則是使用最廣泛的Oracle的HotSpot JVM。

1.JVM在JDK中的位置。

JDK是java開發的必備工具箱,JDK其中有一部分是JRE,JRE是JAVA執行環境,JVM則是JRE最核心的部分。我從oracle.com擷取了一張關於JDK Standard Edtion的組成圖,

從最底層的位置可以看出來JVM有多重要,而實際專案中JAVA應用的效能優化,OOM等異常的處理最終都得從JVM這兒來解決。HotSpot是Oracle關於JVM的商標,區別於IBM,HP等廠商開發的JVM。Java HotSpot Client VM和Java HotSpot Server VM是JDK關於JVM的兩種不同的實現,前者可以減少啟動時間和記憶體佔用,而後者則提供更加優秀的程式執行速度(參考自:http://docs.oracle.com/ javase/8/docs/technotes/ guides/vm/index.html ,該文件有關於各個版本的JVM的介紹)。在命令列,通過java -version可以檢視關於當前機器JVM的資訊,下面是我在Win8系統上執行命令的截圖,

可以看出我裝的是build 20.13-b02版本,HotSpot 型別Server模式的JVM。

2.JVM的組成

JVM由4大部分組成:ClassLoader,Runtime Data Area, Execution Engine,Native Interface。

我從CSDN找了一張描述JVM大致結構的圖:

2.1.ClassLoader是負責載入class檔案,class檔案在檔案開頭有特定的檔案標示,並且ClassLoader只負責class檔案的載入,至於它是否可以執行,則由Execution Engine決定。

2.2.Native Interface是負責呼叫本地介面的。他的作用是呼叫不同語言的介面給JAVA用,他會在Native Method Stack中記錄對應的本地方法,然後呼叫該方法時就通過Execution Engine載入對應的本地lib。原本多於用一些專業領域,如JAVA驅動,地圖製作引擎等,現在關於這種本地方法介面的呼叫已經被類似於Socket通訊,WebService等方式取代。

2.3.Execution Engine是執行引擎,也叫Interpreter。Class檔案被載入後,會把指令和資料資訊放入記憶體中,Execution Engine則負責把這些命令解釋給作業系統。

2.4.Runtime Data Area則是存放資料的,分為五部分:Stack,Heap,Method Area,PC Register,Native Method Stack。幾乎所有的關於java記憶體方面的問題,都是集中在這塊。下圖是javapapers.com上關於Run-time Data Areas的描述:

可以看出它把Method Area化為了Heap的一部分,javapapers.com中認為Method Area是Heap的邏輯區域,但這取決於JVM的實現者,而HotSpot JVM中把Method Area劃分為非堆記憶體,顯然是不包含在Heap中的。下圖是javacodegeeks.com中,2014年9月刊出的一片博文中關於Runtime Data Area的劃分,其中指出,NonHeap包含PermGen和Code Cache,PermGen包含Method Area,而且PermGen在JAVA SE 8中已經不再用了。查閱資料(https://abhirockzz.wordpress.com/ 2014/ 03/18/ java-se-8-is -knocking-are-you-there/)得知,java8中PermGen已經從JVM中移除並被MetaSpace取代,java8中也不會見到OOM:PermGen Space的異常。目前Runtime Data Area可以用下圖描述它的組成:

2.4.1.Stack是java棧記憶體,它等價於C語言中的棧,棧的記憶體地址是不連續的,每個執行緒都擁有自己的棧。棧裡面儲存著的是StackFrame,在《JVM Specification》中文版中被譯作java虛擬機器框架,也叫做棧幀。StackFrame包含三類資訊:區域性變數,執行環境,運算元棧。區域性變數用來儲存一個類的方法中所用到的區域性變數。執行環境用於儲存解析器對於java位元組碼進行解釋過程中需要的資訊,包括:上次呼叫的方法、區域性變數指標和運算元棧的棧頂和棧底指標。運算元棧用於儲存運算所需要的運算元和結果。StackFrame在方法被呼叫時建立,在某個執行緒中,某個時間點上,只有一個框架是活躍的,該框架被稱為Current Frame,而框架中的方法被稱為Current Method,其中定義的類為Current Class。區域性變數和運算元棧上的操作總是引用當前框架。當Stack Frame中方法被執行完之後,或者呼叫別的StackFrame中的方法時,則當前棧變為另外一個StackFrame。Stack的大小是由兩種型別,固定和動態的,動態型別的棧可以按照執行緒的需要分配。 下面兩張圖是關於棧之間關係以及棧和非堆記憶體的關係基本描述(來自http://www.programering.com/ a/MzM3QzNwATA.html):

2.4.2.Heap是用來存放物件資訊的,和Stack不同,Stack代表著一種執行時的狀態。換句話說,棧是執行時單位,解決程式該如何執行的問題,而堆是儲存的單位,解決資料儲存的問題。Heap是伴隨著JVM的啟動而建立,負責儲存所有物件例項和陣列的。堆的儲存空間和棧一樣是不需要連續的,它分為Young Generation和Old Generation(也叫Tenured Generation)兩大部分。Young Generation分為Eden和Survivor,Survivor又分為From Space和 ToSpace。

和Heap經常一起提及的概念是PermanentSpace,它是用來載入類物件的專門的記憶體區,是非堆記憶體,和Heap一起組成JAVA記憶體,它包含MethodArea區(在沒有CodeCache的HotSpotJVM實現裡,則MethodArea就相當於GenerationSpace)。在JVM初始化的時候,我們可以通過引數來分別指定,PermanentSpace的大小、堆的大小、以及Young Generation和Old Generation的比值、Eden區和From Space的比值,從而來細粒度的適應不同JAVA應用的記憶體需求。

2.4.3.PC Register是程式計數暫存器,每個JAVA執行緒都有一個單獨的PC Register,他是一個指標,由Execution Engine讀取下一條指令。如果該執行緒正在執行java方法,則PC Register儲存的是 正在被執行的指令的地址,如果是本地方法,PC Register的值沒有定義。PC暫存器非常小,只佔用一個字寬,可以持有一個returnAdress或者特定平臺的一個指標。

2.4.4.Method Area在HotSpot JVM的實現中屬於非堆區,非堆區包括兩部分:Permanet Generation和Code Cache,而Method Area屬於Permanert Generation的一部分。Permanent Generation用來儲存類資訊,比如說:class definitions,structures,methods, field, method (data and code) 和 constants。Code Cache用來儲存Compiled Code,即編譯好的原生程式碼,在HotSpot JVM中通過JIT(Just In Time) Compiler生成,JIT是即時編譯器,他是為了提高指令的執行效率,把位元組碼檔案編譯成本地機器程式碼,如下圖:

引用一個經典的案例來理解Stack,Heap和Method Area的劃分,就是Sring a="xx"; Stirng b="xx",問是否a==b? 首先==符號是用來判斷兩個物件的引用地址是否相同,而在上面的題目中,a和b按理來說申請的是Stack中不同的地址,但是他們指向Method Area中Runtime Constant Pool的同一個地址,按照網上的解釋,在a賦值為“xx”時,會在Runtime Contant Pool中生成一個String Constant,當b也賦值為“xx”時,那麼會在常量池中檢視是否存在值為“xx”的常量,存在的話,則把b的指標也指向“xx”的地址,而不是新生成一個String Constant。我查閱了網路上大家關於String Constant的儲存的說說法,存在略微差別的是,它儲存在哪裡,有人說Heap中會分配出一個常量池,用來儲存常量,所有執行緒共享它。而有人說常量池是Method Area的一部分,而Method Area屬於非堆記憶體,那怎麼能說常量池存在於堆中?

我認為,其實兩種理解都沒錯。Method Area的確從邏輯上講可以是Heap的一部分,在某些JVM實現裡從堆上開闢一塊儲存空間來記錄常量是符合JVM常量池設計目的的,所以前一種說法沒問題。對於後一種說法,HotSpot JVM的實現中的確是把方法區劃分為了非堆記憶體,意思就是它不在堆上。我在HotSpot JVM做了個簡單的實驗,定義多個常量之後,程式丟擲OOM:PermGen Space異常,印證了JVM實現中常量池是在Permanent Space中的說法。但是,我的JDK版本是1.6的。查閱資料,JDK1.7中InternedStrings已經不再儲存在PermanentSpace中,而是放到了Heap中;JDK8中PermanentSpace已經被完全移除,InternedStrings也被放到了MetaSpace中(如果出現記憶體溢位,會報OOM:MetaSpace,這裡有個關於兩者效能對比的文章:http://blog.csdn.net/zhyhang /article/details/17246223)。所以,仁者見仁,智者見智,一個饅頭足以引發血案,就算是同一個商家的JVM,畢竟JDK版本在更新,或許正如StackOverFlow上大神們所說,對於理解JVM Runtime Data Area這一部分的劃分邏輯,還是去看對應版本的JDK原始碼比較靠譜,或者是參考不同的版本JVM Specification進群617434785可以免費獲取文中知識點免費視訊

2.4.5.Native Method Stack是供本地方法(非java)使用的棧。每個執行緒持有一個Native Method Stack。

3.JVM的執行原理簡介

Java程式被javac工具編譯為.class位元組碼檔案之後,我們執行java命令,該class檔案便被JVM的Class Loader載入,可以看出JVM的啟動是通過JAVA Path下的java.exe或者java進行的。JVM的初始化、執行到結束大概包括這麼幾步:

呼叫作業系統API判斷系統的CPU架構,根據對應CPU型別尋找位於JRE目錄下的/lib/jvm.cfg檔案,然後通過該配置檔案找到對應的jvm.dll檔案(如果我們引數中有-server或者-client, 則載入對應引數所指定的jvm.dll,啟動指定型別的JVM),初始化jvm.dll並且掛接到JNIENV結構的例項上,之後就可以通過JNIENV例項裝載並且處理class檔案了。class檔案是位元組碼檔案,它按照JVM的規範,定義了變數,方法等的詳細資訊,JVM管理並且分配對應的記憶體來執行程式,同時管理垃圾回收。直到程式結束,一種情況是JVM的所有非守護執行緒停止,一種情況是程式呼叫System.exit(),JVM的生命週期也結束。

關於JVM如何管理分配記憶體,我通過class檔案和垃圾回收兩部分進行了學習。

二、JVM的記憶體管理和垃圾回收

JVM中的記憶體管理主要是指JVM對於Heap的管理,這是因為Stack,PC Register和Native Method Stack都是和執行緒一樣的生命週期,線上程結束時自然可以被再次使用。雖然說,Stack的管理不是重點,但是也不是完全不講究的。

1.棧的管理

JVM允許棧的大小是固定的或者是動態變化的。在Oracle的關於引數設定的官方文件中有關於Stack的設定(http://docs.oracle.com/cd/E13150_01/ jrockit_jvm/jrockit/jrdocs / refman/optionX.html#wp1024112),是通過-Xss來設定其大小。關於Stack的預設大小對於不同機器有不同的大小,並且不同廠商或者版本號的jvm的實現其大小也不同,如下表是HotSpot的預設大小:

我們一般通過減少常量,引數的個數來減少棧的增長,在程式設計時,我們把一些常量定義到一個物件中,然後來引用他們可以體現這一點。另外,少用遞迴呼叫也可以減少棧的佔用。

棧是不需要垃圾回收的,儘管說垃圾回收是java記憶體管理的一個很熱的話題,棧中的物件如果用垃圾回收的觀點來看,他永遠是live狀態,是可以reachable的,所以也不需要回收,他佔有的空間隨著Thread的結束而釋放。(參考自:http://stackoverflow.com/ questions/20030120/java -default-stack-size)

關於棧一般會發生以下兩種異常:

1.當執行緒中的計算所需要的棧超過所允許大小時,會丟擲StackOverflowError。

2.當Java棧試圖擴充套件時,沒有足夠的儲存器來實現擴充套件,JVM會報OutOfMemoryError。

我針對棧進行了實驗,由於遞迴的呼叫可以致使棧的引用增加,導致溢位,所以設計程式碼如下:

我的機器是x86_64系統,所以Stack的預設大小是128KB,上述程式在執行時會報錯:

而當我在eclipse中調整了-Xss引數到3M之後,該異常消失。

另外棧上有一點得注意的是,對於原生程式碼呼叫,可能會在棧中申請記憶體,比如C呼叫malloc(),而這種情況下,GC是管不著的,需要我們在程式中,手動管理棧記憶體,使用free()方法釋放記憶體。

2.堆的管理

堆的管理要比棧管理複雜的多,我通過堆的各部分的作用、設定,以及各部分可能發生的異常,以及如何避免各部分異常進行了學習。

上圖是 Heap和PermanentSapce的組合圖,其中Eden區裡面存著是新生的物件,From Space和To Space中存放著是每次垃圾回收後存活下來的物件 ,所以每次垃圾回收後,Eden區會被清空。存活下來的物件先是放到From Space,當From Space滿了之後移動到To Space。當To Space滿了之後移動到Old Space。Survivor的兩個區是對稱的,沒先後關係,所以同一個區中可能同時存在從Eden複製過來 物件,和從前一個Survivor複製過來的物件,而複製到年老區的只有從第一個Survivor複製過來的物件。而且,Survivor區總有一個是空的。同時,根據程式需要,Survivor區是可以配置為多個的(多於兩個),這樣可以增加物件在年輕代中的存在時間,減少被放到年老代的可能。

Old Space中則存放生命週期比較長的物件,而且有些比較大的新生物件也放在Old Space中。

堆的大小通過-Xms和-Xmx來指定最小值和最大值,通過-Xmn來指定Young Generation的大小(一些老版本也用-XX:NewSize指定), 即上圖中的Eden加FromSpace和ToSpace的總大小。然後通過-XX:NewRatio來指定Eden區的大小,在Xms和Xmx相等的情況下,該引數不需要設定。通過-XX:SurvivorRatio來設定Eden和一個Survivor區的比值。(參考自博文:http://www.cnblogs.com/redcreen /archive/ 2011/05/04/2037057.html)

堆異常分為兩種,一種是Out of Memory(OOM),一種是Memory Leak(ML)。Memory Leak最終將導致OOM。實際應用中表現為:從Console看,記憶體監控曲線一直在頂部,程式響應慢,從執行緒看,大部分的執行緒在進行GC,佔用比較多的CPU,最終程式異常終止,報OOM。OOM發生的時間不定,有短的一個小時,有長的10天一個月的。關於異常的處理,確定OOM/ML異常後,一定要注意保護現場,可以dump heap,如果沒有現場則開啟GCFlag收集垃圾回收日誌,然後進行分析,確定問題所在。如果問題不是ML的話,一般通過增加Heap,增加實體記憶體來解決問題,是的話,就修改程式邏輯。

3.垃圾回收

JVM中會在以下情況觸發回收:物件沒有被引用,作用域發生未捕捉異常,程式正常執行完畢,程式執行了System.exit(),程式發生意外終止。

JVM中標記垃圾使用的演算法是一種根搜尋演算法。簡單的說,就是從一個叫GC Roots的物件開始,向下搜尋,如果一個物件不能達到GC Roots物件的時候,說明它可以被回收了。這種演算法比一種叫做引用計數法的垃圾標記演算法要好,因為它避免了當兩個物件啊互相引用時無法被回收的現象。

JVM中對於被標記為垃圾的物件進行回收時又分為了一下3種演算法:

1.標記清除演算法,該演算法是從根集合掃描整個空間,標記存活的物件,然後在掃描整個空間對沒有被標記的物件進行回收,這種演算法在存活物件較多時比較高效,但會產生記憶體碎片。

2.複製演算法,該演算法是從根集合掃描,並將存活的物件複製到新的空間,這種演算法在存活物件少時比較高效。

3.標記整理演算法,標記整理演算法和標記清除演算法一樣都會掃描並標記存活物件,在回收未標記物件的同時會整理被標記的物件,解決了記憶體碎片的問題。

JVM中,不同的 記憶體區域作用和性質不一樣,使用的垃圾回收演算法也不一樣,所以JVM中又定義了幾種不同的垃圾回收器(圖中連線代表兩個回收器可以同時使用):

1.Serial GC。從名字上看,序列GC意味著是一種單執行緒的,所以它要求收集的時候所有的執行緒暫停。這對於高效能的應用是不合理的,所以序列GC一般用於Client模式的JVM中。

2.ParNew GC。是在SerialGC的基礎上,增加了多執行緒機制。但是如果機器是單CPU的,這種收集器是比SerialGC效率低的。

3.Parrallel Scavenge GC。這種收集器又叫吞吐量優先收集器,而吞吐量=程式執行時間/(JVM執行回收的時間+程式執行時間),假設程式執行了100分鐘,JVM的垃圾回收佔用1分鐘,那麼吞吐量就是99%。Parallel Scavenge GC由於可以提供比較不錯的吞吐量,所以被作為了server模式JVM的預設配置。

4.ParallelOld是老生代並行收集器的一種,使用了標記整理演算法,是JDK1.6中引進的,在之前老生代只能使用序列回收收集器。

5.Serial Old是老生代client模式下的預設收集器,單執行緒執行,同時也作為CMS收集器失敗後的備用收集器。

6.CMS又稱響應時間優先回收器,使用標記清除演算法。他的回收執行緒數為(CPU核心數+3)/4,所以當CPU核心數為2時比較高效些。CMS分為4個過程:初始標記、併發標記、重新標記、併發清除。

7.GarbageFirst(G1)。比較特殊的是G1回收器既可以回收Young Generation,也可以回收Tenured Generation。它是在JDK6的某個版本中才引入的,效能比較高,同時注意了吞吐量和響應時間。進群617434785可以免費獲取文中知識點免費視訊

對於垃圾收集器的組合使用可以通過下表中的引數指定:

(MarsYOungNote:圖中第三個寫錯了。UseConeMarkSweepGC)

預設的GC種類可以通過jvm.cfg或者通過jmap dump出heap來檢視,一般我們通過jstat -gcutil [pid] 1000可以檢視每秒gc的大體情況,或者可以在啟動引數中加入:-verbose:gc -XX: +PrintGCTimeStamps -XX: +PrintGCDetails -Xloggc:./gc.log來記錄GC日誌。

GC中有一種情況叫做Full GC,以下幾種情況會觸發Full GC也叫MajorGC:

1.Tenured Space空間不足以建立打的物件或者陣列,會執行FullGC,並且當FullGC之後空間如果還不夠,那麼會OOM:java heap space。

2.Permanet Generation的大小不足,存放了太多的類資訊,在非CMS情況下回觸發FullGC。如果之後空間還不夠,會OOM:PermGen space。

3.CMS GC時出現promotion failed和concurrent mode failure時,也會觸發FullGC。promotion failed是在進行Minor GC時,survivor space放不下、物件只能放入舊生代,而此時舊生代也放不下造成的;concurrent mode failure是在執行CMS GC的過程中同時有物件要放入舊生代,而此時舊生代空間不足造成的。

4.判斷MinorGC後,要晉升到TenuredSpace的物件大小大於TenuredSpace的大小,也會觸發FullGC。

可以看出,當FullGC頻繁發生時,一定是記憶體出問題了。

三、JVM的資料格式規範和Class檔案

1.資料型別規範

依據馮諾依曼的計算機理論,計算機最後處理的都是二進位制的數,而JVM是怎麼把java檔案最後轉化成了各個平臺都可以識別的二進位制呢?JVM自己定義了一個抽象的儲存資料單位,叫做Word。一個字足夠大以持有byte、char、short、int、float、reference或者returnAdress的一個值,兩個字則足夠持有更大的型別long、double。它通常是主機平臺一個指標的大小,如32位的平臺上,字是32位。

同時JVM中定義了它所支援的基本資料型別,包括兩部分:數值型別和returnAddress型別。數值型別分為整形和浮點型。

整形:

浮點:

returnAddress型別的值是Java虛擬機器指令的操作碼的指標。

對比java的基本資料型別,jvm的規範中沒有boolean型別。這是因為jvm中堆boolean的操作是通過int型別來進行處理的,而boolean陣列則是通過byte陣列來進行處理。

至於String,我們知道它儲存在常量池中,但他不是基本資料型別,之所以可以存在常量池中,是因為這是JVM的一種規定。如果檢視String原始碼,我們就會發現,String其實就是一個基於基本資料型別char的陣列。如圖:

2.位元組碼檔案

通過位元組碼檔案的格式我們可以看出jvm是如何規範資料型別的。下面是ClassFile的結構:

關於各個欄位的定義(參考自JVM Specification 和 博文:http://www.cnblogs.com/ zhuYears /archive/2012/02/07 /2340347.html),

magic:

魔數,魔數的唯一作用是確定這個檔案是否為一個能被虛擬機器所接受的Class檔案。魔數值固定為0xCAFEBABE,不會改變。

minor_version、 major_version:

分別為Class檔案的副版本和主版本。它們共同構成了Class檔案的格式版本號。不同版本的虛擬機器實現支援的Class檔案版本號也相應不同,高版本號的虛擬機器可以支援低版本的Class檔案,反之則不成立。

constant_pool_count:

常量池計數器,constant_pool_count的值等於constant_pool表中的成員數加1。

constant_pool[]:

常量池,constant_pool是一種表結構,它包含Class檔案結構及其子結構中引用的所有字串常量、類或介面名、欄位名和其它常量。常量池不同於其他,索引從1開始到constant_pool_count -1。

access_flags:

訪問標誌,access_flags是一種掩碼標誌,用於表示某個類或者介面的訪問許可權及基礎屬性。access_flags的取值範圍和相應含義見下表:

this_class:

類索引,this_class的值必須是對constant_pool表中專案的一個有效索引值。constant_pool表在這個索引處的項必須為CONSTANT_Class_info型別常量,表示這個Class檔案所定義的類或介面。

super_class:

父類索引,對於類來說,super_class的值必須為0或者是對constant_pool表中專案的一個有效索引值。如果它的值不為0,那constant_pool表在這個索引處的項必須為CONSTANT_Class_info型別常量,表示這個Class檔案所定義的類的直接父類。當然,如果某個類super_class的值是0,那麼它必定是java.lang.Object類,因為只有它是沒有父類的。

interfaces_count:

介面計數器,interfaces_count的值表示當前類或介面的直接父介面數量。

interfaces[]:

介面表,interfaces[]陣列中的每個成員的值必須是一個對constant_pool表中專案的一個有效索引值,它的長度為interfaces_count。每個成員interfaces[i] 必須為CONSTANT_Class_info型別常量。

fields_count:

欄位計數器,fields_count的值表示當前Class檔案fields[]陣列的成員個數。

fields[]:

欄位表,fields[]陣列中的每個成員都必須是一個fields_info結構的資料項,用於表示當前類或介面中某個欄位的完整描述。

methods_count:

方法計數器,methods_count的值表示當前Class檔案methods[]陣列的成員個數。

methods[]:

方法表,methods[]陣列中的每個成員都必須是一個method_info結構的資料項,用於表示當前類或介面中某個方法的完整描述。

attributes_count:

屬性計數器,attributes_count的值表示當前Class檔案attributes表的成員個數。

attributes[]:

屬性表,attributes表的每個項的值必須是attribute_info結構。

四、一個java類的例項分析

為了瞭解JVM的資料型別規範和記憶體分配的大體情況,我新建了MemeryTest.java:

編譯為MemeryTest.class後,通過WinHex檢視該檔案,對應位元組碼檔案各個部分不同的定義,我瞭解了下面16進位制數值的具體含義,儘管不清楚ClassLoader的具體實現邏輯,但是可以想象這樣一個嚴謹格式的檔案給JVM對於記憶體管理和執行程式提供了多大的幫助。

執行程式後,我在windows資源管理器中找到對應的程式ID.

並且在控制檯通過jmap -heap 10016檢視堆記憶體的使用情況:

輸出結果中表示當前java程式啟動的JVM是通過4個執行緒進行Parallel GC,堆的最小FreeRatio是40%,堆的最大FreeRatio是70%,堆的大小是4090M,新物件佔用1.5M,Young Generation可以擴充套件到最大是1363M, Tenured Generation的大小是254.5M,以及NewRadio和SurvivorRadio中,下面更是具體給出了目前Young Generation中1.5M的劃分情況,Eden佔用1.0M,使用了5.4%,Space佔了0.5M,使用了93%,To Space佔了0.5M,使用了0%。

下面我們通過jmap dump把heap的內容列印打檔案中:

使用Eclipse的MAT外掛開啟對應的檔案:

選擇第一項記憶體洩露分析報告開啟test.bin檔案,展示出來的是MAT關於記憶體可能洩露的分析。

從結果來看,有3個地方可能存在記憶體洩露,他們佔據了Heap的22.10%,13.78%,14.69%,如果記憶體洩露,這裡一般會有一個比值非常高的物件。開啟第一個Probem Suspect,結果如下:

ShallowHeap是物件本身佔用的堆大小,不包含引用,RetainedHeap是物件所持有的Shallowheap的大小,包括自己ShallowHeap和可以引用的物件的ShallowHeap。垃圾回收的時候,如果一個物件不再引用後被回收,那麼他的RetainedHeap是能回收的記憶體總和。通過上圖可以看出程式中並沒有什麼記憶體洩露,可以放心了。如果還有什麼不太確定的物件,則可以通過多個時間點的HeapDumpFile來研究某個物件的變化情況。

五、小結

以上便是我最近幾天對JVM相關資料的整理,主要圍繞他的基本組成和執行原理等,記憶體管理,基本資料型別和位元組碼檔案。JVM是一個非常優秀的JAVA程式,也是個不錯的規範,這次整理學習讓我對他有了更加清晰的認知,對Java語言的理解也更加加深。

這次學習過程,堅定了我對程式設計師發展的認知。知識一定要精,下一步我將邊工作邊仔細閱讀Oracle的3個版本的《JVM Specification》,並且結合實踐讓自己的Java基礎素養更上一個層次。

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