JVM虚拟机学习 - JVM类加载，JVM内存模型，JVM性能分析工具

JVM虚拟机 二

JVM类加载

类的生命周期

加载：

​ 加载class文件到二进制字节流，然后再将二进制字节流转化为方法区的运行时数据结构，生成一个对应的Class对象作为类各种数据的访问入口。

链接：

• 验证：确保被加载类的正确性，验证字节流是否符合class文件规范，例如魔数以及版本号等。

• 准备：为类的静态变量分配内存并设置变量初始值等。

• 解析：解析出常量池数据和属性表信息

初始化：为标记常量值的字段赋值，执行()方法。

使用：程序代码执行使用的阶段

卸载：程序代码退出，异常，结束等。

JVM内存模型

JDK1.6，JDK1.7，JDK1.8内存模型演变

JDK1.6 常量池存在方法区；JDK1.7细化了常量池，将字符串常量池放到堆中，运行时常量池，类常量池存放在方法区中；JDK1.8中去掉了方法区，设置了元数据区，将运行时常量池和类常量池存放在元数据区。元数据区也放到了直接内存中，不会特定规划JVM的内存。

内存模型各区域介绍

1. 程序计数器

较小的内存空间，线程私有，记录当前线程执行的字节码行号。

如果执行Java方法，计数器记录虚拟机字节码当前指令的地址，本地方法则为空。

这一块区域不会出现任何OOM

2. Java虚拟机栈

• 每个方法在执行的同时，都会创建一个栈帧，用于存放局部变量表，操作数栈，动态链接，方法出口，线程等信息。

• 方法从调用到执行完成，都对应着栈帧从虚拟机中入栈和出栈的过程。

• 栈帧随着方法创建到结束而创建而销毁。

3. 本地方法栈

• 功能类似Java虚拟机栈，本地方法栈执行的是native方法，JVM虚拟机栈执行的是Java服务。
• 可能会抛出stack overflow error或OOM异常。
• 1.8之后虚拟机把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。

4. 堆和元空间

• JVM内存空间占据最大的一块区域。
• 年轻代和老年代；大小是1:2
• 年轻代：Eden，From Survivor ， To Survivor；大小比为8:1:1

5. 常量池

• 运行时常量池和类常量池。
• 字符串常量池存放在堆内存区域中。

6. 元数据区

元数据区：虚拟内存区域，其实就是直接内存区域。存放运行时常量池和类常量池，以及较大的对象。

JVM故障处理工具

基础故障处理工具

1.jps虚拟机进程状况

功能与ps命令类似，列出正在运行的虚拟机进程，并且显示虚拟机执行主类名称，以及进程的本地虚拟机唯一ID。

jps -q ：只列出进程id

jps -L ：输出当前运行类全称

jps -m ：列出传给main函数的参数

jps -v：输出虚拟机进程启动时JVM参数

jps -lv 127.0.0.1：输出远程机器信息

2.jcmd 虚拟机诊断命令

用来导出堆和线程信息，查看Java进程，执行GC，还可以进行采样分析。但是只能在JVM同台的sever上，并具有相同的用户和组。

jcmd pid VM.flags: 查看JVM启动参数

jcmd pid VM.uptime: 查看JVM运行时长

jcmd pid PerfCounter.print: 查看JVM性能相关参数

jcmd pid GC.class_histogram: 查看系统中类的统计信息

jcmd pid Thread.print: 查看线程堆栈信息

jcmd pid VM.system_properties 查看JVM系统参数

jcmd pid GC.heap__dump 路径 : 导出heap hump 文件

jcmd pid help : 列出可执行操作

jcmd pid help JFR.stop 查看命令使用

3.jinfo Java配置信息工具

jps -v可以把虚拟机启动时显式的参数列表打印,如果想更清晰看具体一个参数或是未被显式指定的参数可以通过jinfo -flag来查询。

4.jstat 收集虚拟机运行数据

jstat：用于监视虚拟机各种运行状态信息。可以查看本地或是远程虚拟机进程中类加载，内存，垃圾收集，即时编译等运行时数据。

jstat -class pid : 类加载统计

jstat -compiler pid : 编译统计

jstat -gc pid : 垃圾回收统计

jstat -gccapacity pid : 对内存统计

jstat -gcnewcapacity pid : 新生代内存统计

jstat -gcnew pid : 新生代垃圾回收统计

jstat -gcold pid : 老年代垃圾回收统计

jstat -gcoldcapacity pid : 老年代内存统计

jstat -gcmetacapacity pid : 元空间内存统计

jstat -gcutil pid: 垃圾回收统计

jstat -printcompilation pid: jvm编译方法统计

5.jmap 内存映射工具

用于生成堆存储快照文件(heapdump文件)。还能查询finalize执行队列，Java堆和方法区的信息。

jmap pid: 打印共享对象映射

jmap -heap pid : 堆详细信息

jmap -clstats pid :打印加载类,需要配置 -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions

jmap -dump pid: 堆转存快照文件

6.jhat heapdump快照分析工具

分析jmap生成堆的快照;但是用的不多,基本上都是用第三方工具。

JDK再后边删除这个程序

jhat -port 8090 D:/dump/dump_01

在浏览器上访问localhost:8090即可。

7.jstack： Java堆栈跟踪工具

生成当前时刻线程的快照。这快照记录了当前执行方法堆栈的集合；可以定位线程出现长时间停顿的原因，比如：线程死锁，死循环，请求外部资源耗时较长导致的挂起。

jstack pid

可视化故障处理工具

1.jconsole,Java监视与管理控制台

对系统进行收集和参数调整，可以在虚拟机本身管理还可以在开发软件上，开放服务，有相应的代码API调用。

2.VisualVM 多合故障处理工具

功能最强大的运行监视和故障处理工具之一。

运行监视，故障处理，性能分析等工作。这个工具性能强，对应用程序影响比较小，可以直接接入到生产环境中。

使用：在Java的bin目录下有相关程序，打开即可。可以监视本地，也可以监视远程。手动加载程序，也可以装入dump文件。

总结

类的生命周期：加载 链接（验证，准备，解析） 初始化 使用 卸载

JVM的内存区域：堆，栈，程序计数器，元空间

JVM性能分析与错误排查：java自带的命令工具以及可视化的程序。