java JVM技术

java监控工具使用

jconsole

    jconsole是一种集成了上面所有命令功能的可视化工具，可以分析jvm的内存使用情况和线程等信息。

启动jconsole

通过JDK/bin目录下的"jconsole.exe"启动Jconsole后，将自动搜索出本机运行的所有虚拟机进程，不需要用户使用jps来查询了，双击其中一个进程即可开始监控。也可以"远程连接服务器，进行远程虚拟机的监控。"

概览页面

概述页面显示的是整个虚拟机主要运行数据的概览。

jvisualvm

提供了和jconsole的功能类似，提供了一大堆的插件。

插件中，Visual GC（可视化GC）还是比较好用的，可视化GC可以看到内存的具体使用情况。

java内存模型

内存模型图解

    Java虚拟机在执行Java程序的过程中，会把它所管理的内存划分为若干个不同的数据区。这些区域有各自的用途，以及创建和销毁的时间，有的区域随着虚拟机进程的启动而存在，有的区域则依赖用户线程的启动和结束而建立和销毁，可以将这些区域统称为Java运行时数据区域。

    如下图是一个内存模型的关系图：

如上图所示，Java虚拟机运行时数据区域被分为五个区域：堆(Heap)、栈(Stack)、本地方法栈(Native Stack)、方法区(Method Area)、程序计数器(Program Count Register)。

堆（Heap）

    对于大多数应用来说，Java Heap是Java虚拟机管理的内存的最大一块，这块区域随着虚拟机的启动而创建。在实际的运用中，我们创建的对象和数组就是存放在堆里面。如果你听说线程安全的问题，就会很明确的知道Java Heap是一块共享的区域，操作共享区域的成员就有了锁和同步。

    与Java Heap相关的还有Java的垃圾回收机制（GC）,Java Heap是垃圾回收器管理的主要区域。程序猿所熟悉的新生代、老生代、永久代的概念就是在堆里面，现在大多数的GC基本都采用了分代收集算法。如果再细致一点，Java Heap还有Eden空间，From Survivor空间,To Survivor空间等。

    Java Heap可以处于物理上不连续的内存空间中，只要逻辑上是连续的即可。

栈（Stack）

    相对于Java Heap来讲，Java Stack是线程私有的，她的生命周期与线程相同。Java Stack描述的是Java方法执行时的内存模型，每个方法执行时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用语存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。从下图从可以看到，每个线程在执行一个方法时，都意味着有一个栈帧在当前线程对应的栈帧中入栈和出栈。

图中可以看到每一个栈帧中都有局部变量表。局部变量表存放了编译期间的各种基本数据类型，对象引用等信息。

本地方法栈（Native Stack）

    本地方法栈（Native Stack）与Java虚拟机栈（Java Stack）所发挥的作用非常相似，他们之间的区别在于虚拟机栈为虚拟机栈执行java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则为使用到Native方法服务。

方法区（Method Area）

    方法区（Method Area）与堆（Java Heap）一样，是各个线程共享的内存区域，它用于存储虚拟机加载的类信息，常量，静态变量，即时编译器编译后的代码等数据。虽然Java虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是她却有一个别名叫做非堆（Non-Heap）。分析下Java虚拟机规范，之所以把方法区描述为堆的一个逻辑部分，应该觉得她们都是存储数据的角度出发的。一个存储对象数据（堆），一个存储静态信息(方法区)。

    在上文中，我们看到堆中有新生代、老生代、永久代的描述。为什么我们将新生代、老生代、永久代三个概念一起说，那是因为HotSpot虚拟机的设计团队选择把GC分代收集扩展至方法区，或者说使用永久代来实现方法区而已。这样HotSpot的垃圾收集器就能想管理Java堆一样管理这部分内存。简单点说就是HotSpot虚拟机中内存模型的分代，其中新生代和老生代在堆中，永久代使用方法区实现。根据官方发布的路线图信息，现在也有放弃永久代并逐步采用Native Memory来实现方法区的规划，在JDK1.7的HotSpot中，已经把原本放在永久代的字符串常量池移出。

总结

1. 线程私有的数据区域有：

   Java虚拟机栈（Java Stack）

   本地方法栈（Native Stack）

2. 线程共有的数据区域有：

   堆（Java Heap）

   方法区

JVM参数列表

java -Xmx3550m -Xms3550m -Xmn2g -Xss128k -XX:NewRatio=4 -XX:SurvivorRatio=4 -XX:MaxPermSize=16m -XX:MaxTenuringThreshold=0

-Xmx3550m：最大堆内存为3550M。

-Xms3550m：初始堆内存为3550m。

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。

-Xmn2g：设置年轻代大小为2G。

整个堆大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。持久代一般固定大小为64m，所以增大年轻代后，将会减小年老代大小。此值对系统性能影响较大，Sun官方推荐配置为整个堆的3/8。

-Xss128k：设置每个线程的堆栈大小。

JDK5.0以后每个线程堆栈大小为1M，在相同物理内存下，减小这个值能生成更多的线程。但是操作系统对一个进程内的线程数还是有限制的，不能无限生成，经验值在 3000~5000左右。

-XX:NewRatio=4:设置年轻代（包括Eden和两个Survivor区）与年老代的比值（除去持久代）。设置为4，则年轻代与年老代所占比值为1：4，年轻代占整个堆栈的1/5

-XX:SurvivorRatio=4：设置年轻代中Eden区与Survivor区的大小比值。

设置为4，则两个Survivor区与一个Eden区的比值为2:4，一个Survivor区占整个年轻代的1/6

-XX:MaxPermSize=16m:设置持久代大小为16m。

-XX:MaxTenuringThreshold=0：设置垃圾最大年龄。

如果设置为0的话，则年轻代对象不经过Survivor区，直 接进入年老代。对于年老代比较多的应用，可以提高效率。如果将此值设置为一个较大值，则年轻代对象会在Survivor区进行多次复制，这样可以增加对象 再年轻代的存活时间，增加在年轻代即被回收的概论。

 

 

收集器设置

-XX:+UseSerialGC:设置串行收集器

-XX:+UseParallelGC:设置并行收集器

-XX:+UseParalledlOldGC:设置并行年老代收集器

-XX:+UseConcMarkSweepGC:设置并发收集器

垃圾回收统计信息

-XX:+PrintGC

-XX:+PrintGCDetails

-XX:+PrintGCTimeStamps

-Xloggc:filename

并行收集器设置

-XX:ParallelGCThreads=n:设置并行收集器收集时使用的CPU数。并行收集线程数。

-XX:MaxGCPauseMillis=n:设置并行收集最大暂停时间

-XX:GCTimeRatio=n:设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比。公式为1/(1+n)

并发收集器设置

-XX:+CMSIncrementalMode:设置为增量模式。适用于单CPU情况。

-XX:ParallelGCThreads=n:设置并发收集器年轻代收集方式为并行收集时，使用的CPU数。并行收集线程数。

jvm案例演示

内存：

    内存标签相当于可视化的jstat命令，用于监视收集器管理的虚拟机内存（java堆和永久代）的变化趋势。

    我们通过下面的一段代码体验一下它的监视功能。运行时设置的虚拟机参数为：-Xms100m -Xmx100m -XX:+UseSerialGC，这段代码的作用是以64kb/50毫秒的速度往java堆内存中填充数据。

public class TestMemory {

    static class OOMObject {

        public byte[] placeholder = new byte[64 * 1024];

    }

 

    public static void fillHeap(int num) throws Exception {

        ArrayList<OOMObject> list = new ArrayList<OOMObject>();

        for (int i = 0; i < num; i++) {

            Thread.sleep(50);

            list.add(new OOMObject());

        }

        System.gc();

    }

 

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        fillHeap(1000);

        Thread.sleep(500000);

    }

}

 

从图中可以看出，运行轨迹成曲线增长，循环1000次后，虽然整个新生代Eden和Survivor区都基本上被清空了，但是老年代仍然保持峰值状态，这说明，填充的数据在GC后仍然存活，因为list的作用域没有结束。如果把System.gc();移到fillHeap(1000);后，就可以全部回收掉。

线程：

线程相当于可视化了jstack命令，遇到线程停顿时，可以使用这个也签进行监控分析。线程长时间停顿的主要原因有：等待外部资源（数据库连接等），死循环、锁等待。下面的代码将演示这几种情况：

package cn.java.jvm;

 

import java.io.BufferedReader;

import java.io.IOException;

import java.io.InputStreamReader;

 

public class TestThread {

    /**

     * 死循环演示

     *

     * @param args

     */

    public static void createBusyThread() {

        Thread thread = new Thread(new Runnable() {

            @Override

            public void run() {

                System.out.println("createBusyThread");

                while (true)

                    ;

            }

        }, "testBusyThread");

        thread.start();

    }

 

    /**

     * 线程锁等待

     *

     * @param args

     */

    public static void createLockThread(final Object lock) {

        Thread thread = new Thread(new Runnable() {

            @Override

            public void run() {

                System.out.println("createLockThread");

                synchronized (lock) {

                    try {

                        lock.wait();

                    } catch (InterruptedException e) {

                        e.printStackTrace();

                    }

                }

 

            }

        }, "testLockThread");

        thread.start();

    }

 

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

        br.readLine();

        createBusyThread();

        br.readLine();

        Object object = new Object();

        createLockThread(object);

    }

}

main线程：追踪到需要键盘录入

testBusyThread线程：线程阻塞在18行的while（true），直到线程切换，很耗性能

testLockThread线程：出于waitting状态，等待notify

 

死锁：

package cn.java.jvm;

 

public class TestDeadThread implements Runnable {

    int a, b;

 

    public TestDeadThread(int a, int b) {

        this.a = a;

        this.b = b;

    }

 

    @Override

    public void run() {

        System.out.println("createDeadThread");

        synchronized (Integer.valueOf(a)) {

            synchronized (Integer.valueOf(b)) {

                System.out.println(a + b);

            }

        }

    }

 

    public static void main(String[] args) {

        for (int i = 0; i < 100; i++) {

            new Thread(new TestDeadThread(1, 2)).start();

            new Thread(new TestDeadThread(2, 1)).start();

        }

    }

}

点击检查死锁，会出现死锁的详情。

thread-5的锁被thread-10持有，相反亦是，造成死锁。