JVM算法工具

JVM

一、     jvm的加载流程及内存模型

每一个线程都有自己的程序计数器、都有自己的native方法，jvm栈，比如Student  student1 = new Strudent()；student1是私有的。引用是私有的放在栈里面。new Strudent()是公有的，放在堆里面，因为多个引用可以对应一个对象。Gc回收的是内存，

 

二、     栈帧

想到方法。

先入后出

包含三部分：

1）局部变量表，

包括方法入参和局部变量。

2）操作数栈

保存计算过程中的中间结果和临时存储空间

3）帧数据区

  ① 常量池指针

  ② 异常处理表

  ③正常方法返回值

源空间就是方法去

 

三、     JVM垃圾回收算法

主动加载的几种方式

1）            new Student();

2）            反射的方式class ---构造器（有参和无参）--实例化对象

3）            Clone()

4）            子类初始化时，优先初始化父类

5）            调用静态方法

           符号引用和直接应用

           Java –V Student

           直接引用，是直接引用对象

1、垃圾回收算法

1）什么是垃圾回收

GC： 垃圾回收， 即： Garbage Collection。
垃圾： 特指存在于内存中的、 不会再被使用的对象。也就是失去引用。
回收： 清除内存中的“垃圾”对象。

 

2）垃圾回收的主要算法

 

①引用计数法

对于一个对象A， 只要有任何一个对象引用了A， 则A的引用计数器就加1，
当引用失效时， 引用计数器就减1.只要对象A的引用计数器的值为0， 则对
象A就不可能再被使用。
但引用计数器有两个严重问题：

（1）            无法处理循环引用的情况。
（2） 引用计数器要求在每次因引用产生和消除的时候， 需要伴随一个加减法操作， 对系统性能会有一定的影响。
因此： JVM并未选择此算法作为垃圾回收算法。

      ② 标记清除法

       标记清除算法是现代垃圾回收算法的基础，分为两个阶段：标记阶段和清除阶段。标记清除算法产生的最大问题就是空间碎片问题。

 

③ 复制算法

将原有内存空间分为两块。 每次只使用其中一块内存， 例如： A内存，

GC时将存活的对象复制到B内存中。 然后清除掉A内存所有对象。 开始使
用B内存。
复制算法没有内存碎片， 并且如果垃圾对象很多， 那么这种算法效率很高。
但是它的缺点是系统内存只能使用1/2。

 

Jvm中的应用：

新生代和老年代

新new一个对象在新生代，

以下三种情况进入老年代：

1>当8次gc还存活的情况下变为老年代；2> Bigobject; 3>S0空间不足

因为新生代大多对象都是“朝不保夕”， 所以在新生代串行GC中， 使用了复制算法。

 

④ 标记压缩算法

 老年代的回收算法

标记压缩算法是一种老年代的回收算法。它首先标记存活的对象， 然后将所有存活的对象压缩到内存的一端， 然后在清理所有存活对象之外的空间。
该算法不会产生内存碎片， 并且也不用将内存一分为二。 因此， 其性价比比较高。

 

⑤ 分代算法

将堆空间划分为新生代和老年代， 根据它们直接的不同特点， 执行不同的回收算法， 提升回收效率。

 

⑥ 分区算法

将堆空间划分成连续的不同小区间， 每个区间独立使用、 回收。 由于当堆空间大时， 一次GC的时间会非常耗时， 那么可以控制每次回收多少个小区间， 而不是整个堆空间，从而减少一次GC所产生的停顿。

回收哪一个不回收哪一个，正常情况下采用的是比例。

四、JVM垃圾收集器

1、串行回收器

串行回收器的特点：
1>只使用单线程进行GC
2>独占式的GC

 

串行收集器是JVM Client模式下默认的垃圾收集器

2、并行回收器 - P a r N e w & P a r a l l e l G C & P a r a l l e l O l d G C

将串行回收器多线程化。与串行回收器有相同的回收策略、算法、 参数。

 

 

3、并行回收器 CMS

Cms垃圾回收器的步骤

 

初始标记：找根节点

并发标记：顺着根节点，标记所有对象；

预清理：可以不去执行，做一个预判，下一gc的时间和现在gc的时间会不会重叠，如果重叠减少一次停顿时间

重新标记：进行修正

并发清理：

4、收集器参数

 

 

5、G 1 的 G C 收 集 过 程

G1全称Garbage First Garbage Collector。 优先回收垃圾比例最高的区域。
G1收集器将堆划分为多个区域， 每次收集部分区域来减少GC产生的停顿时间。

 

1)      G1新生代

 

2）G1标记并发周期

需要三次stop the word

初始标记：标记根阶段 stop the word

根区域扫描：因为G1 新生代回收，有一部分可以到达老年代，所以需要进行一次根节点扫描

并发标记：扫描堆里面的存活对象

重新标记：最后一次修正 stop the word

独占清理：stop the word，计算存活的对象，计算gc的比例

 

3）G 1 — — 混 合 收 集

  这三个阶段是一个循环的过程。

 

 

 

四、     JVM常用参数

 

 

五、     JVM监控优化

1、          性能监控工具

 

1)    top命令

能够实时显示系统中各个进程的资源占用情况。
分为两部分： 系统统计信息&进程信息。

Line1:任务队列信息， 从左到右依次表示： 系统
当前时间、 系统运行时间、 当前登录用户数。
Load average表示系统的平均负载， 即任务队
列的平均长度——1分钟、 5分钟、 15分钟到现
在的平均值。
Line2:进程统计信息， 分别是： 正在运行进程数、睡眠进程数、 停止的进程数、 僵尸进程数。
Line3:CPU统计信息。 us表示用户空间CPU占用率、sy表示内核空间CPU占用率、 ni表示用户进程空间改变过优先级的进程CPU占用率。 id表示空闲CPU占用率、 wa表示待输入输出的CPU时间百分比、 hi表示硬件中断请求、 si表示软件中断请求。
Line4:内存统计信息。 从左到右依次表示： 物理内存总量、 已使用的物理内存、 空闲物理内存、内核缓冲使用量。
Line5:从左到右表示： 交换区总量、 已使用交换区大小、 空闲交换区大小、 缓冲交换区大小

  

2）vmstat

性能监测工具， 显示单位均为kb。 它可以统计CPU、 内存使用情况、 swap使用情况等信息， 也可以指定采样周期和采用次数。 例如： 每秒采样一次， 共计3次。

 

 procs列： r表示等待运行的进程数。 b表示处于非中断睡眠状态的进程数。

memory列： swpd表示虚拟内存使用情况。 free表示空闲内存量。 buff表示被用来作为缓存的内存。
swap列： si表示从磁盘交换到内存的交换页数量。 so表示从内存交换到磁盘的交换页数量。
io列： bi表示发送到块设备的块数， 单位： 块/秒。 bo表示从块设备接收到的块数。
system列： in表示每秒的中断数， 包括时钟中断。 cs表示每秒的上下文切换次数。
cpu列： us表示用户cpu使用时间。 sy表示内核cpu系统使用时间。 id表示空闲时间。
wa表示等待io时间

2)    iostat

可以提供详尽的I/O信息。

 如果只看磁盘信息， 可以使用-d参数。 即： Iostat –d 1 3 （每1秒采集一次持续3次）

tps列表示该设备每秒的传输次数。
Blk_read/s列表示每秒读取块数。
Blk_wrtn/s列表示每秒写入块数。
Blk_read列表示读取块数总量。
Blk_wrtn列表示写入块数总量。

Jdk工具：

1）        jps（比较常用）

用于列出java进程。执行语法：jps [-options]

Jps 列出java 进程id和类名

jps –q 仅列出java进程id
91275
jps –m 输出java进程的入参
91730 FireIOTest a b
jps –l 输出主函数的完整路径
91730 day1.FireIOTest
jps –v 显示传递给JVM的参数
91730 FireIOTest -Xmx512m -XX:+PrintGC -javaagent:/Applications/IntelliJ
IDEA.app/Contents/lib/idea_rt.jar=51673:/Applications/IntelliJ IDEA.app/Contents/bin -
Dfile.encoding=UTF-8

2）J D K 工 具 — — j s t a t

用于查看堆中的运行信息

执行语法： jstat –help jstat -options
jstat <-option> [-t] [-h<lines>] <vmid> [<interval> [<count>]]

jstat -gc 73608  查看指定进程的堆信息。

3）J D K 工 具 — — j i n f o

用于查看运行中java进程的虚拟机参数。
执行语法：jinfo [option] <pid>

例如：jinfo -flag MaxTenuringThreshold 73608

查看进程73608的虚拟机参数MaxTenuringThreshold的值

3）J D K 工 具 — — j m a p

命令用于生成指定java进程的dump文件； 可以查看堆内对象实例的统计信息， 查看ClassLoader信息和finalizer队列信息。

例如：jmap -dump:format=b,file=/Users/muse/b.hprof 73608

输出进程73608的堆快照， 可使用jhat、visual VM等进行分析

4）J D K 工 具 — — j s t a c k（用的比较多）

命令用于导出指定java进程的堆栈信息。
执行语法：jstack [-l] <pid>

jstack -l 73608 > /Users/muse/d.txt 输出进程73608的实例个数与合计到文件a.txt中
cat /Users/muse/d.txt
DeadLockTest.java

 

 5）J D K 工 具 — — j c m d（用的比较少）

命令用于导出指定java进程的堆栈信息， 查看进程， GC等。

执行语法：

jcmd <pid | main class> <command ...|PerfCounter.print|-f file>

问题：

1、解决问题

如果出现死锁

用jps找到pid

再用jstack 输出堆信息到指定文件

Jstat 查看堆信息的使用情况

2、回收算法和收集器有啥关系

收集器是回收算法的实现

3、full gc 多久一次正常