深入理解Java虚拟机 JVM高级特性与最佳实践 笔记20170410

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• 常用JVM配置参数
  • Trace跟踪参数
  • 堆的分配参数
  • 栈的分配参数
  • 2.3.2　对象的内存布局
  • 2.4.1　Java堆溢出
  • 2.4.2　虚拟机栈和本地方法栈溢出
  • 2.4.3　方法区和运行时常量池溢出
  • 2.4.4　本机直接内存溢出
  • 3.2.3　再谈引用
  • 3.2.5 生存还是死亡
  • 3.2.5 回收方法区
  • 3.5.9 垃圾回收器参数总结
  • 3.6.1　对象优先在Eden分配
  • 3.6.2　大对象直接进入老年代
  • 3.6.3　长期存活的对象将进入老年代
  • 3.6.4　动态对象年龄判定
  • 3.6.5　空间分配担保
• 4.2　JDK的命令行工具
• 4.2.2　jstat：虚拟机统计信息监视工具
• 4.2.4　jmap：Java内存映像工具
• 4.2.5　jhat：虚拟机堆转储快照分析工具
• 4.2.6　jstack：Java堆栈跟踪工具

常用JVM配置参数

-XX:+ DisableExplicitGC来禁止RMI调用System.gc

Trace跟踪参数

-verbose:gc
-XX:+printGC
-XX:+PrintGCDetails //打印GC详细信息
//只要设置-XX:+PrintGCDetails 就会自动带上-verbose:gc和-XX:+PrintGC
-XX:+PrintGCDateStamps/-XX:+PrintGCTimeStamps 输出gc的触发时间
-Xloggc:/path/gc.log
-XX:+UseGCLogFileRotation  启用GC日志文件的自动转储 (Since Java)
-XX:NumberOfGClogFiles=1  GC日志文件的循环数目 (Since Java)
-XX:GCLogFileSize=1M  控制GC日志文件的大小 (Since Java)
-XX:+PrintGC包含-verbose:gc
-XX:+PrintGCDetails //包含-XX:+PrintGC

堆的分配参数

栈的分配参数

2.3.2　对象的内存布局

在HotSpot虚拟机中，对象在内存中存储的布局可以分为3块区域：对象头（Header）、实例数据（Instance Data）和对齐填充（Padding）。

表2-1 HotSpot虚拟机的对象头

存储内容	标志位	状态
对象哈希码，对象的分代年龄	01	状态
指向锁记录的指针	00	轻量级锁定
指向重量级锁的指针	10	膨胀（重量级锁定）
空，不需要记录信息	11	GC标记
偏向线程ID	01	可偏向

2.4.1　Java堆溢出

将堆的最小值-Xms参数与最大值-Xmx参数设置为一样即可避免堆自动扩展），通过参数-XX：+HeapDumpOnOutOfMemoryError可以让虚拟机在出现内存溢出异常时Dump出当前的内存堆转储快照以便事后进行分析

VM Args：-Xms20m-Xmx20m-XX：+HeapDumpOnOutOfMemoryError

2.4.2　虚拟机栈和本地方法栈溢出

由于在HotSpot虚拟机中并不区分虚拟机栈和本地方法栈，因此，对于HotSpot来说，虽然-Xoss参数（设置本地方法栈大小）存在，但实际上是无效的，栈容量只由-Xss参数设定

VM Args：-Xss128k

2.4.3　方法区和运行时常量池溢出

在JDK 1.6及之前的版本中，由于常量池分配在永久代内，我们可以通过-XX：PermSize和-XX：MaxPermSize限制方法区大小，从而间接限制其中常量池的容量

2.4.4　本机直接内存溢出

DirectMemory容量可通过-XX：MaxDirectMemorySize指定，如果不指定，则默认与Java堆最大值（-Xmx指定）一样

VM Args：-Xmx20M -XX：MaxDirectMemorySize=10M
虽然使用DirectByteBuffer分配内存也会抛出内存溢出异常，但它抛出异常时并没有真正向操作系统申请分配内存，而是通过计算得知内存无法分配，于是手动抛出异常，真正申请分配内存的方法是unsafe.allocateMemory（）

3.2.3　再谈引用

Java对引用的概念进行了扩充，将引用分为强引用（Strong Reference）、软引用（Soft Reference）、弱引用（Weak Reference）、虚引用（Phantom Reference）4种，这4种引用强度依次逐渐减弱

3.2.5 生存还是死亡

一个对象的finalize（）方法最多只会被系统自动调用一次

3.2.5 回收方法区

类需要同时满足下面3个条件才能算是“无用的类”：

1. 该类所有的实例都已经被回收，也就是Java堆中不存在该类的任何实例。
2. 加载该类的ClassLoader已经被回收。
3. 该类对应的java.lang.Class对象没有在任何地方被引用，无法在任何地方通过反射访问该类的方法。

虚拟机可以对满足上述3个条件的无用类进行回收，这里说的仅仅是“可以”，而并不是和对象一样，不使用了就必然会回收。是否对类进行回收，HotSpot虚拟机提供了 -Xnoclassgc 参数进行控制，还可以使用** -verbose：class 以及 -XX：+TraceClassLoading 、 -XX：+TraceClassUnLoading **查看类加载和卸载信息，其中-verbose：class和-XX：+TraceClassLoading可以在Product版的虚拟机中使用，-XX：+TraceClassUnLoading参数需要FastDebug版的虚拟机支持。

3.5.9 垃圾回收器参数总结

表3-2 8 垃圾收集相关的常用参数
|参数|描述|

|:----------|:----------|
|UseSerialGC|虚拟机运行在Client模式下的默认值，打开此开关后，使用Serial+Serial Old 的收集器组合进行内存回收|
|UserParNewGC|打开此开关后，使用ParNew + Serial Old 的收集器组合进行内存回收|
|UserConcMarkSweepGC| 打开此开关后，使用ParNew + CMS + Serial Old 的收集器组合进行内存回收。Serial Old收集器将作为CMS收集器出现Concurrent Mode Failure失败后的后备收集器使用|
|UseParallelGC|虚拟机运行在Server模式下的默认值，打开此开关后，使用Parallel Scavenge + Serial Old(PS markSweep)的收集器组合进行内存回收。|
|UseParallelOldGC|打开此开关后，使用 Parallel Scavenge + Parallel Old的收集器组合进行内存回收|
|ServivorRatio|新生代中Eden区域与Survivor区域的容量比值，默认是8，代表 Eden:Survivor = 8:1|
|PretenureSizeThreshold|直接晋升到老年代的对象大小，设置这个参数后，大于这个参数的对象将直接在老年代分配, PretenureSizeThreshold参数只对Serial和ParNew两款收集器有效 ，Parallel Scavenge收集器不认识这个参数，Parallel Scavenge收集器一般并不需要设置。如果遇到必须使用此参数的场合，可以考虑ParNew加CMS的收集器组合 |
|MaxTenuringThreshold|晋升到老年代的对象年龄，每个对象在坚持过一次Minor GC之后，年龄就增加1，当超过这个参数值时，就进入老年代|
|UseAdaptiveSizePolicy|动态调整java堆中各个区域的大小以及进入老年代的年龄|
|HandlePromotionFailure|是否允许分配担保失败，即老年代的剩于空间不足以应付新生代的整个Eden和Survivor区的所有对象都存活的极端情况|
|ParallelGCThreads|设置并行GC时进行内存回收的线程数|
|GCTimeRatio|GC时间占总时间的比率，默认值是99，即允许1%的GC时间，仅在使用Parallel Scavenge 收集器时生效|
|MaxGCPauseMillis|设置GC的最大停顿时间，仅在使用ParaHel Scavenge 收集器时，生效|
|CMSInitiatingOccupancyFraction|设置CMS收集器在老年代空间被使用多少后触发垃圾收集。默认值为68%，仅在使用CMS收集器时生效|
|UseCMSCompactAtFullCollection|设置CMS收集器在完成垃圾收集后是否要进行一次内存碎片整理。仅在使用CMS收集器时生效|
|CMSFullGCsBeforeCompaction|设置CMS收集器在进行若干次垃圾收集后再启动一次内存碎片整理。仅在使用CMS收集器时生效|

3.6.1　对象优先在Eden分配

/**
*VM参数：-verbose：gc-Xms20M-Xmx20M-Xmn10M-XX：+PrintGCDetails
-XX：SurvivorRatio=8
*/

3.6.2　大对象直接进入老年代

/**
*VM参数：-verbose：gc-Xms20M-Xmx20M-Xmn10M-XX：+PrintGCDetails-XX：SurvivorRatio=8
*-XX：PretenureSizeThreshold=3145728
*/

3.6.3　长期存活的对象将进入老年代

/**
*VM参数：-verbose：gc-Xms20M-Xmx20M-Xmn10M-XX：+PrintGCDetails-XX：SurvivorRatio=8-XX：MaxTenuringThreshold=1
*-XX：+PrintTenuringDistribution
*/

3.6.4　动态对象年龄判定

/**
*VM参数：-verbose：gc-Xms20M-Xmx20M-Xmn10M-XX：+PrintGCDetails-XX：SurvivorRatio=8-XX：MaxTenuringThreshold=15
*-XX：+PrintTenuringDistribution
*/

3.6.5　空间分配担保

/**
*VM参数：-Xms20M-Xmx20M-Xmn10M-XX：+PrintGCDetails-XX：SurvivorRatio=8-XX：-HandlePromotionFailure

*/

4.2　JDK的命令行工具

表 4-1 Sun JDK 监控和故障处理工具

名称	主要作用
jps	JVM Process Status Tool，显示指定系统内所有的HotSpot虚拟机进程
jstat	JVM Statistics Monitoring Tool，用于手机HotSpot虚拟机各方面的运行数据
jinfo	Configuration Info for Java,显示虚拟机配置信息
----------	----------

|jmap|Memeory for Java，生成虚拟机的内存转储快照（heapdump文件）
|jhat|JVM Heap Dump Brower 用于分析headdump文件，他会建立一个HTTP/HTML服务器，让用户可以在浏览器上查看分析结果|
|jstack|Statck Trace for Java，显示虚拟机的线程快照|

表 4-2 jps工具主要选项

选项	作用
-q	只输出LVMID，省略主类的名称
-m	输出虚拟机进程启动时传递给主类main()函数的参数
-l	输出主类的全名，如果进程执行的是jar包，输出jar路径
-v	输出虚拟机进程启动时jvm参数

4.2.2　jstat：虚拟机统计信息监视工具

表 4-3 jstat 工具主要选项

选项	作用
-class	监视类装载、卸载数量、总空间以及类装载所耗费的时间
-gc	监视java堆状况，包括Eden区，两个Survivor区，老年代、永久代等的容量，已用空间、GC时间合计等信息
-gccapacity	监视内容与-gc基本相同，但输出主要关注java堆各个区域使用到的最大，最小空间
-gcutil	监视内容与-gc基本相同，但输出主要关注已使用空间与总空间的百分比
-gccause	与-gcutil功能一样，但是会额外输出导致上一次GC产生的原因
-gcnew	监视新生代GC状况
-gcnewcapacity	监视内容与-gcnew基本相同，输出主要关注使用到的最大、最小空间
-gcold	监视老年代GC状况
-gcoldcapacity	监视内容与 -gcold基本相同，输出主要关注使用到的 最大、最小空间
-gcpermcapacity	输出永久代使用到的的最大、最小空间
-compiler	输出JIT 编译器编译过的方法、耗时等信息
-printcomplilation	输出已经被JIT编译的方法

4.2.4　jmap：Java内存映像工具

选项	作用
-dump	生成java堆转储快照，格式为：-dump[live, ]fixmat=b,file=,其中live子参数说明是否只dump出存活的对象
-finalizerinfo	显示为F-Queue中等待Finalizer线程执行finalize方法的对象。只在Linux/Solaris平台下有效
-heap	显示java堆详细信息，如使用哪种回收器，参数配置、分代状况等。只在Linux/Solaris平台下有效
-histo	显示堆中对象统计信息，包括类、实例数量、合计容量
-permstat	以ClassLoader为统计口径显示永久代内存状态。只在Linux/Solaris平台下有效
-F	当虚拟机进程堆-dump选项没有响应时，可使用这个选项强制生成dump快照。只在Linux/Solaris平台下有效

C：\Users\IcyFenix＞jmap-dump：format=b,file=eclipse.bin 3500
Dumping heap to C：\Users\IcyFenix\eclipse.bin……
Heap dump file created

4.2.5　jhat：虚拟机堆转储快照分析工具

VisualVM，以及专业用于分析dump文件的Eclipse Memory Analyzer、IBM HeapAnalyzer 等工具

4.2.6　jstack：Java堆栈跟踪工具

选项	作用
-F	当正常输出的请求不被响应时，强制输出线程堆栈
-l	出堆栈外，显示关于锁的附加信息
-m	如果调用到本地方法的话，可以显示C/C++的堆栈