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JVM

1. ClassFile 结构

ClassFile {
    u4             magic;
    u2             minor_version;
    u2             major_version;
    u2             constant_pool_count;
    cp_info        constant_pool[constant_pool_count-1];
    u2             access_flags;
    u2             this_class;
    u2             super_class;
    u2             interfaces_count;
    u2             interfaces[interfaces_count];
    u2             fields_count;
    field_info     fields[fields_count];
    u2             methods_count;
    method_info    methods[methods_count];
    u2             attributes_count;
    attribute_info attributes[attributes_count];
}

  • constant_pool

    cp_info {
    u1 tag;
    u1 info[];
}

  • fields

    field_info {
    u2             access_flags;
    u2             name_index;
    u2             descriptor_index;
    u2             attributes_count;
    attribute_info attributes[attributes_count];
}

  • methods

    method_info {  
  u2             access_flags;  
  u2             name_index;  
  u2             descriptor_index;  
  u2             attributes_count;    
  attribute_info attributes[attributes_count];
}

  • attributes

    attribute_info {   
 u2 attribute_name_index;   
 u4 attribute_length;    
 u1 info[attribute_length];
}

2. 类加载-验证-初始化

Untitled

  • Classloadr

    public class Launcher {
  // BootClassPathHolder
   private static String bootClassPath = System.getProperty("sun.boot.class.path");
  // AppClassLoader
   final String var1 = System.getProperty("java.class.path");
  // ExtClassLoader
   String var0 = System.getProperty("java.ext.dirs");
}

3. JMM

Untitled

**MESI-intel（缓存一致性协议）**

任意一对缓存，对应缓存行的相容关系

MESI

cache line

|M/E/S/I（2位） | cache line data |

4. 运行数据区

  • 本地方法栈（Native Method Stack）
    • 本地方法通过JNI访问虚拟机运行时的数据区
  • 程序计数器（PC）
    • 记录程序执行位置

  • 虚拟机栈（JVM Stack）

    Frame - 方法栈针（main方法）

    • 局部向量表（Local Variable Table）
    • 操作栈（Operand Stack）
    • 动态链接（Dynamic Linking）
    • 返回地址（return address）
    • 堆区(Heap)
    • 对象实例
    • 元空间(Metaspace)
    • 元数据-class
    • 字符常量池1.7 永久代，1.8 堆

5. GC常用算法和收集器

  • 寻找垃圾
    1. 引用计算（不能解决循环引用）
    2. 根可达
      • GC Roots
        1. 虚拟机栈(栈桢中本地变量表)中引用的对象
        2. 静态变量引用的对象
        3. 常量引用的对象
        4. JNI引用的对象
  • GC常用算法
    1. 标记清除（Mark-Sweep）
    2. 拷贝（copying）
    3. 标记压缩（Mark-Compact）

6. 常见垃圾收集器

  • Serial 年轻代 串行回收

    java-serial.png

  • Parallel Scavenge年轻代 并行回收

    java-ps.drawio.png

  • SerialOld

  • ParallelOld
  • ParNew(Parallel Scavenge增强配合CMS使用)

  • CMS(ConcurrentMarkSweep )

    java-cms.drawio.png

    问题

    1. 内存的碎片化
    2. 浮动垃圾
    3. G1

    java-g1.drawio.png

    java-region.drawio.png

    三色标记

    1. 黑色标记（自己已经标记，fields都标记完成）
    2. 灰色标记（自己已经标记，fields还没有标记）
    3. 白色标记（还没有标记完成）

    YGC Mixed GC FULL GC

    STAB

  • ZGC

  • Shenandoah

    默认 PS + ParallelOld

    常用垃圾收组合

  • 默认GC查看

    • -XX:+PrintCommandLineFlags -version
    • -XX:+PrintGC
  • 调优
    • 吞吐量：用户程序时间/(用户程序的时间+ 垃圾回收时间)
    • 响应时间：垃圾回收时间越短。

7. 常用命令分析

  • CUP

    1. 先执行top ，找到CPU占用比较高的进程

      top

    2. jstack 进程ID

      jstack 进程ID  >show.txt

    3. 找到经常中cpu占用比较高的线程，线程Id转为16进制

      top  -Hp 进程ID ## 查看进程中的线程情况

    4. 通过线程ID查找线程情况

    5. 内存

    6. 查看map

      jmap -histo pid | head - number

    7. dump

      jmap -dump:format=b,file=/var/logs/heap.hprof pid

  • 进程参数

    jinfo 进程ID

  • 监控gc信息

    jstack -gc 进程ID 毫秒

  • jconsole远程连接

    -Djava.rmi.server.hostname=192.160.0.8 #远程服务器ip，即本机ip
-Dcom.sun.management.jmxremote #允许JMX远程调用
-Dcom.sun.management.jmxremote.port=5000 #自定义jmx 端口号
-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false # 是否需要ssl 安全连接方式
-Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false #是否需要秘钥

#spring boot 
ENV JAVA_TOOL_OPTIONS "-Dcom.sun.management.jmxremote.ssl=false \
 -Dcom.sun.management.jmxremote.authenticate=false \
 -Dcom.sun.management.jmxremote.port=5000 \
 -Dcom.sun.management.jmxremote.rmi.port=5000 \
 -Dcom.sun.management.jmxremote.host=0.0.0.0 \
 -Djava.rmi.server.hostname=0.0.0.0"`

  • jprofiler(收费)

    Java Profiler - JProfiler

8. 参数

  • GC常用参数

    # 年轻代 最小堆 最大堆 栈空间
-Xmn -Xms -Xmx -Xss
# 使用TLAB 默认打开
-XX:+UseTLAB
# 打印TLAB使用情况
-XX:+PrintTLAB
# 设置TLAB大小
-XX:TLABSize 
# 禁用FGC
-XX:+DisableExplictGC
# 打印GC信息
-XX:+PrintGC
# 打印GC详细信息
-XX:+PrintGCDetails
# GC 打印堆栈情况
-XX:+PrintHeapAtGC
# 打印JVM参数
-XX:+PrintVMOptions
# 初始化的默认值
java -XX:+PrintFlagsFinal +XX:+PrintFlagsInitial
# GC 日志文件
-Xloggc:opt/log/gc.log
# GC 升级代年龄,最大值15
-XX:MaxTenuringThreshold=15

  • Parallel常用参数

    # Survivor(2个)与Eden区的大小比值 2:8
-XX:SurvivorRation=8

  • G1常用参数

    -XX:+UseG1GC
# 设置G1收集过程目标时间，默认值200ms，不是硬性条件
-XX:MaxGCPauseMillis 
# 设置Region大小，并非最终值 1M,2M,3M,4M,8M,16M,32M 
-XX:G1HeapRegionSize=n
# 新生代最小值，默认值5%
-XX:G1NewSizePercent
# 新生代最大值，默认值60%
-XX:G1MaxNewSizePercent
# STW期间，并行GC线程数
-XX:ParallelGCThreads
# 并发标记阶段，并行执行的线程数
-XX:ConcGCThreads=n
# 设置触发标记周期的 Java 堆占用率阈值。默认值是45%。这里的java堆占比指的是non_young_capacity_bytes，包括old+humongous
-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent

9. 引用

Getting Started with the G1 Garbage Collector

Java Hotspot G1 GC的一些关键技术