jvm(轉)
阿新 • • 發佈:2018-05-22
實現 機試 通過 variables mdk 第三方 tsp fig stack
原:https://blog.csdn.net/luomingkui1109/article/details/72820232
1.JVM簡析:
作為一名Java使用者,掌握JVM的體系結構也是很有必要的。
說起Java,我們首先想到的是Java編程語言,然而事實上,Java是一種技術,它由四方面組成:Java編程語言、Java類文件格式、Java虛擬機和Java應用程序接口(Java API)。它們的關系如下圖所示:
Java平臺由Java虛擬機和Java應用程序接口搭建,Java語言則是進入這個平臺的通道,用Java語言編寫並編譯的程序可以運行在這個平臺上。這個平臺的結構如下圖所示: 運行期環境代表著Java平臺,開發人員編寫Java代碼(.java文件),然後將之編譯成字節碼(.class文件),再然後字節碼被裝入內存,一旦字節碼進入虛擬機,它就會被解釋器解釋執行,或者是被即時代碼發生器有選擇的轉換成機器碼執行。
JVM在它的生存周期中有一個明確的任務,那就是運行Java程序,因此當Java程序啟動的時候,就產生JVM的一個實例;當程序運行結束的時候,該實例也跟著消失了。 在Java平臺的結構中, 可以看出,Java虛擬機(JVM) 處在核心的位置,是程序與底層操作系統和硬件無關的關鍵。它的下方是移植接口,移植接口由兩部分組成:適配器和Java操作系統, 其中依賴於平臺的部分稱為適配器;JVM 通過移植接口在具體的平臺和操作系統上實現;在JVM 的上方是Java的基本類庫和擴展類庫以及它們的API, 利用Java API編寫的應用程序(application) 和小程序(Java applet) 可以在任何Java平臺上運行而無需考慮底層平臺, 就是因為有Java虛擬機(JVM)實現了程序與操作系統的分離,從而實現了Java 的平臺無關性。
下面我們從JVM的基本概念和運過程程這兩個方面入手來對它進行深入的研究。
2.JVM基本概念
(1) 基本概念:
JVM是可運行Java代碼的假想計算機 ,包括一套字節碼指令集、一組寄存器、一個棧、一個垃圾回收,堆 和 一個存儲方法域。JVM是運行在操作系統之上的,它與硬件沒有直接的交互。
(2) 運行過程:
我們都知道Java源文件,通過編譯器,能夠生產相應的.Class文件,也就是字節碼文件,而字節碼文件又通過Java虛擬機中的解釋器,編譯成特定機器上的機器碼 。
也就是如下:
① Java源文件—->編譯器—->字節碼文件
② 字節碼文件—->JVM—->機器碼
每一種平臺的解釋器是不同的,但是實現的虛擬機是相同的,這也就是Java為什麽能夠跨平臺的原因了 ,當一個程序從開始運行,這時虛擬機就開始實例化了,多個程序啟動就會存在多個虛擬機實例。程序退出或者關閉,則虛擬機實例消亡,多個虛擬機實例之間數據不能共享。
(3) 三種JVM:
① Sun公司的HotSpot;
② BEA公司的JRockit;
③ IBM公司的J9 JVM;
在JDK1.7及其以前我們所使用的都是Sun公司的HotSpot,但由於Sun公司和BEA公司都被oracle收購,jdk1.8將采用Sun公司的HotSpot和BEA公司的JRockit兩個JVM中精華形成jdk1.8的JVM。
3.JVM的體系結構
(1) Class Loader類加載器
負責加載 .class文件,class文件在文件開頭有特定的文件標示,並且ClassLoader負責class文件的加載等,至於它是否可以運行,則由Execution Engine決定。
① 定位和導入二進制class文件
② 驗證導入類的正確性
③ 為類分配初始化內存
④ 幫助解析符號引用.
(2) Native Interface本地接口:
本地接口的作用是融合不同的編程語言為Java所用,它的初衷是融合C/C++程序,Java誕生的時候C/C++橫行的時候,要想立足,必須有調用C/C++程序,於是就在內存中專門開辟了一塊區域處理標記為native的代碼,它的具體作法是Native Method Stack中登記native方法,在Execution Engine執行時加載native libraies。
目前該方法使用的越來越少了,除非是與硬件有關的應用,比如通過Java程序驅動打印機,或者Java系統管理生產設備,在企業級應用中已經比較少見。
因為現在的異構領域間的通信很發達,比如可以使用Socket通信,也可以使用Web Service等。
(3) Execution Engine 執行引擎:執行包在裝載類的方法中的指令,也就是方法。
(4) Runtime data area 運行數據區:
虛擬機內存或者Jvm內存,沖整個計算機內存中開辟一塊內存存儲Jvm需要用到的對象,變量等,運行區數據有分很多小區,分別為:方法區,虛擬機棧,本地方法棧,堆,程序計數器。
4.JVM數據運行區詳解(棧管運行,堆管存儲):
說明:JVM調優主要就是優化 Heap堆 和 Method Area 方法區。
(1) Native Method Stack本地方法棧
它的具體做法是Native Method Stack中登記native方法,在Execution Engine執行時加載native libraies。
(2) PC Register程序計數器
每個線程都有一個程序計算器,就是一個指針,指向方法區中的方法字節碼(下一個將要執行的指令代碼),由執行引擎讀取下一條指令,是一個非常小的內存空間,幾乎可以忽略不記。
(3) Method Area方法區
方法區是被所有線程共享,所有字段和方法字節碼,以及一些特殊方法如構造函數,接口代碼也在此定義。簡單說,所有定義的方法的信息都保存在該區域,此區域屬於共享區間。
靜態變量+常量+類信息+運行時常量池存在方法區中,實例變量存在堆內存中。
(4) Stack 棧
① 棧是什麽
棧也叫棧內存,主管Java程序的運行,是在線程創建時創建,它的生命期是跟隨線程的生命期,線程結束棧內存也就釋放,對於棧來說不存在垃圾回收問題,只要線程一結束該棧就Over,生命周期和線程一致,是線程私有的。
基本類型的變量和對象的引用變量都是在函數的棧內存中分配。
② 棧存儲什麽?
棧幀中主要保存3類數據:
本地變量(Local Variables):輸入參數和輸出參數以及方法內的變量;
棧操作(Operand Stack):記錄出棧、入棧的操作;
棧幀數據(Frame Data):包括類文件、方法等等。
③ 棧運行原理
棧中的數據都是以棧幀(Stack Frame)的格式存在,棧幀是一個內存區塊,是一個數據集,是一個有關方法和運行期數據的數據集,當一個方法A被調用時就產生了一個棧幀F1,並被壓入到棧中,A方法又調用了B方法,於是產生棧幀F2也被壓入棧,B方法又調用了C方法,於是產生棧幀F3也被壓入棧…… 依次執行完畢後,先彈出後進......F3棧幀,再彈出F2棧幀,再彈出F1棧幀。
遵循“先進後出”/“後進先出”原則。
(5) Heap 堆
堆這塊區域是JVM中最大的,應用的對象和數據都是存在這個區域,這塊區域也是線程共享的,也是 gc 主要的回收區,一個 JVM 實例只存在一個堆類存,堆內存的大小是可以調節的。類加載器讀取了類文件後,需要把類、方法、常變量放到堆內存中,以方便執行器執行,堆內存分為三部分:
① 新生區
新生區是類的誕生、成長、消亡的區域,一個類在這裏產生,應用,最後被垃圾回收器收集,結束生命。新生區又分為兩部分:伊甸區(Eden space)和幸存者區(Survivor pace),所有的類都是在伊甸區被new出來的。幸存區有兩個:0區(Survivor 0 space)和1區(Survivor 1 space)。當伊甸園的空間用完時,程序又需要創建對象,JVM的垃圾回收器將對伊甸園進行垃圾回收(Minor GC),將伊甸園中的剩余對象移動到幸存0區。若幸存0區也滿了,再對該區進行垃圾回收,然後移動到1區。那如果1去也滿了呢?再移動到養老區。若養老區也滿了,那麽這個時候將產生Major GC(FullGCC),進行養老區的內存清理。若養老區執行Full GC 之後發現依然無法進行對象的保存,就會產生OOM異常“OutOfMemoryError”。
如果出現java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space異常,說明Java虛擬機的堆內存不夠。原因有二:
a.Java虛擬機的堆內存設置不夠,可以通過參數-Xms、-Xmx來調整。
b.代碼中創建了大量大對象,並且長時間不能被垃圾收集器收集(存在被引用)。
② 養老區
養老區用於保存從新生區篩選出來的 JAVA 對象,一般池對象都在這個區域活躍。
③ 永久區
永久存儲區是一個常駐內存區域,用於存放JDK自身所攜帶的 Class,Interface 的元數據,也就是說它存儲的是運行環境必須的類信息,被裝載進此區域的數據是不會被垃圾回收器回收掉的,關閉 JVM 才會釋放此區域所占用的內存。
如果出現java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space,說明是Java虛擬機對永久代Perm內存設置不夠。原因有二:
a. 程序啟動需要加載大量的第三方jar包。例如:在一個Tomcat下部署了太多的應用。
b. 大量動態反射生成的類不斷被加載,最終導致Perm區被占滿。
說明:
Jdk1.6及之前:常量池分配在永久代 。
Jdk1.7:有,但已經逐步“去永久代” 。
Jdk1.8及之後:無(java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space,這種錯誤將不會出現在JDK1.8中)。
說明:方法區和堆內存的異議:
實際而言,方法區和堆一樣,是各個線程共享的內存區域,它用於存儲虛擬機加載的:類信息+普通常量+靜態常量+編譯器編譯後的代碼等等,雖然JVM規範將方法區描述為堆的一個邏輯部分,但它卻還有一個別名叫做Non-Heap(非堆),目的就是要和堆分開。
對於HotSpot虛擬機,很多開發者習慣將方法區稱之為“永久代(Parmanent Gen)”,但嚴格本質上說兩者不同,或者說使用永久代來實現方法區而已,永久代是方法區的一個實現,jdk1.7的版本中,已經將原本放在永久代的字符串常量池移走。
常量池(Constant Pool)是方法區的一部分,Class文件除了有類的版本、字段、方法、接口等描述信息外,還有一項信息就是常量池,這部分內容將在類加載後進入方法區的運行時常量池中存放。
5.堆內存調優簡介
代碼測試:
[java] view plain copy
- <span style="font-family:‘Microsoft YaHei‘;font-size:14px;">public class JVMTest {
- public static void main(String[] args){
- long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();//返回Java虛擬機試圖使用的最大內存量。
- Long totalMemory = Runtime. getRuntime().totalMemory();//返回Java虛擬機中的內存總量。
- System.out.println("MAX_MEMORY ="+maxMemory +"(字節)、"+(maxMemory/(double)1024/1024) + "MB");
- System.out.println("TOTAL_ MEMORY = "+totalMemory +"(字節)"+(totalMemory/(double)1024/1024) + "MB");
- }
- }</span>
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