如何啃下JVM这座大山，完结撒花！（二）

2022-05-30 135

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本文涉及的产品

日志服务 SLS，月写入数据量 50GB 1个月

简介： JVM的学习轨迹，可以先通过该文章学习，然后对照《深入理解Java虚拟机》书籍把重点知识过一遍，最后最好能实战一下

运行时数据区域

什么是运行时数据区域？

Java程序在运行时，会为JVM单独划出一块内存区域，而这块内存区域又可以再次划分出一块运行时数据区，运行时数据区域大致可以分为五个部分：

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Java堆（Heap）

栈管运行，堆管存储。则虚拟机栈负责运行代码，而虚拟机堆负责存储数据。

Java堆区具有下面几个特点：

存储的是我们new来的对象，不存放基本类型和对象引用。
由于创建了大量的对象，垃圾回收器主要工作在这块区域。
线程共享区域，因此是线程不安全的。
能够发生OutOfMemoryError。

其实，Java堆区还可以划分为新生代和老年代，新生代又可以进一步划分为Eden区、Survivor 1区、Survivor 2区。

虚拟机栈（JVM Stacks）

Java虚拟机栈也是一块被开发者重点关注的地方，同样，先把干货放上来：

Java虚拟机栈是线程私有的，每一个线程都有独享一个虚拟机栈，它的生命周期与线程相同。
虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法被执行的时候都会同时创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。
存放基本数据类型（boolean、byte、char、short、int、float、long、double）以及对象的引用（reference类型，它不等同于对象本身，根据不同的虚拟机实现，它可能是一个指向对象起始地址的引用指针，也可能指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置）和returnAddress类型（指向了一条字节码指令的地址）。
这个区域可能有两种异常：如果线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度，将抛出StackOverflowError异常；如果虚拟机栈可以动态扩，当扩展时无法申请到足够的内存时会抛出OutOfMemoryError异常。

本地方法栈（Native Method Stacks）

本地方法栈与虚拟机栈所发挥的作用是非常相似的，其区别不过是虚拟机栈为虚拟机执行Java方法（也就是字节码）服务，而本地方法栈则是为虚拟机使用到的Native方法服务。

虚拟机规范中对本地方法栈中的方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定，因此具体的虚拟机可以自由实现它。甚至有的虚拟机（譬如Sun HotSpot虚拟机）直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。与虚拟机栈一样，本地方法栈区域也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError异常。

方法区（Method Area）

方法区也是一块被重点关注的区域，主要特点如下：

线程共享区域，因此这是线程不安全的区域。
它用于存储已被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。
当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError异常。

程序计数器（Program Counter Register）

它的作用就是记录当前线程所执行的位置。这样，当线程重新获得CPU的执行权的时候，就直接从记录的位置开始执行，分支、循环、跳转、异常处理也都依赖这个程序计数器来完成。

JVM堆内存

堆内存结构

Java堆区可以划分为新生代和老年代，新生代又可以进一步划分为Eden区、Survivor 1区、Survivor 2区。具体比例参数的话，可以看一下这张图。

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GC类型

Minor GC/Young GC：针对新生代的垃圾收集；
Major GC/Old GC：针对老年代的垃圾收集。
Full GC：针对整个Java堆以及方法区的垃圾收集。

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Minor GC工作原理

通常情况下，初次被创建的对象存放在新生代的Eden区，当第一次触发Minor GC，Eden区存活的对象被转移到Survivor区的某一块区域。以后再次触发Minor GC的时候，Eden区的对象连同一块Survivor区的对象一起，被转移到了另一块Survivor区。可以看到，这两块Survivor区我们每一次只使用其中的一块，这样也仅仅是浪费了一块Survivor区。

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Full GC工作原理

老年代是存储长期存活的对象的，占满时就会触发我们最常听说的Full GC，期间会停止所有线程等待GC的完成。所以对于响应要求高的应用应该尽量去减少发生Full GC从而避免响应超时的问题。

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GC日志

GC日志开启

偷个懒，直接贴网上的内容：

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理解GC日志

Minor GC日志： L7CD0_HYKRNFY9~SJ9$K56H.png

Full GC日志：

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JVM常用命令

Sun JDK监控和故障处理命令有jps、jstat、jmap、jhat、jstack、jinfo

jps

JVM Process Status Tool，显示指定系统内所有的HotSpot虚拟机进程。

jstat

jstat(JVM statistics Monitoring)是用于监视虚拟机运行时状态信息的命令，它可以显示出虚拟机进程中的类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据。

jmap

dump堆到文件，可用于对文件的分析。

jhat

jhat(JVM Heap Analysis Tool)命令是与jmap搭配使用，用来分析jmap生成的dump，jhat内置了一个微型的HTTP/HTML服务器，生成dump的分析结果后，可以在浏览器中查看。在此要注意，一般不会直接在服务器上进行分析，因为jhat是一个耗时并且耗费硬件资源的过程，一般把服务器生成的dump文件复制到本地或其他机器上进行分析。

jstack

jstack用于生成java虚拟机当前时刻的线程快照。线程快照是当前java虚拟机内每一条线程正在执行的方法堆栈的集合，生成线程快照的主要目的是定位线程出现长时间停顿的原因，如线程间死锁、死循环、请求外部资源导致的长时间等待等。线程出现停顿的时候通过jstack来查看各个线程的调用堆栈，就可以知道没有响应的线程到底在后台做什么事情，或者等待什么资源。

性能检测工具

jconsole

Jconsole（Java Monitoring and Management Console）是从java5开始，在JDK中自带的java监控和管理控制台，用于对JVM中内存，线程和类等的监控，是一个基于JMX（java management extensions）的GUI性能监测工具。jconsole使用jvm的扩展机制获取并展示虚拟机中运行的应用程序的性能和资源消耗等信息。

概览：包括堆内存使用情况、线程、类、CPU使用情况四项信息的曲线图。

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