JVM (三) 详细学习jvm

ゞ浴缸里的玫瑰 2023-07-15 09:04 14阅读 0赞

> 此文针对B栈Monkey课程所做笔记，个人认为讲的真心不错，[https://www.bilibili.com/video/av94156750?p=1][https_www.bilibili.com_video_av94156750_p_1]

### 一、什么是JVM ###

熟悉jvm首先了解java体系，通过查看java代码相关编译运行，更好的了解jvm；从图中可以看出jvm底层是和操作系统打交道的

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

1、首先编写HelloWorld.java

public class HelloWorld {
       
       //    类的属性：常量、变量、成员属性
       private Object object = new Object();
       private static int i = 0;
       private static String s = "helloworld";
    
        public int add () {
            int a = 1;
            int b = 2;
            int c = (a + b) * 100;
            return c;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            HelloWorld app= new HelloWorld();
            int result = app.add();
            Thread.sleep(100);
            System.out.println(result);
        }
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

此处windows和linux分别下载对应机器的jvm，通过字节码达到在不同环境运行的目的，实现跨平台

### 二、JVM 底层原理 ###

jvm 包括三部分，jvm运行时数据区、类加载子系统、执行引擎

> 此处说明一点，
> 
> 本地方法栈，可以查看代码的Thread.sleep方法，为调用native方法的相关方法
> 
> 方法区（元空间）：为类的属性定义，对应直接内存，主内存

字节码class文件，需要通过java命令，才能到达类加载子系统；

cpu分配相应的时间调度，才能让执行引擎 根据 **程序计数器的行号** 执行相应的jvm相关方法

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

**跟踪helloworld执行过程**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

main线程启动过程，需要在虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器三部分分配空间

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

虚拟机栈针加载顺序

项目加载首先会加载main线程到虚拟机栈，然后加载add方法进入虚拟机栈

> 局部变量表：存储 int、short 、reference、long等数据类型

首先 执行引擎 根据iconst\_1将1压入操作数栈，然后分局istore\_1，将1赋值给局部变量表中的局部变量a=1，每次执行会根据程序计数器提供的行数进行执行指令，注意7-9之间有一个100，默认为8，执行乘法操作

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]

通过javap -c HelloWorld.class 反编译字节码文件

通过javap -c HelloWorld.class >  helloworld.txt 将相关的反编译代码输出到文件，相关操作可以查看[jvm指令集][jvm]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 8][]

add方法将计算结果返回给main方法的局部变量表，局部变量表中的引用存在堆中，相应的类信息存在方法区中，其中类和引用的对应关系为一对多的关系

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 9][]

### 堆 ###

> 内存默认占比：
> 
> 堆分为新生代（1/3） 和 老年代（2/3）
> 
> 新生代分为Eden (8/10) 、from（1/10） 、to（1/10）

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 10][]

> 为什么要进行性能调优？
> 
> 主要也就是合理利用本来就不多的内存

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 11][]

> 内存回收的过程
> 
> 步骤一：对象创建后默认放到新生代的Eden 区（詹姆斯高斯林为基督教徒），当Eden区内存占用满后，会调用一次 1minor young gc，并根据**gc roots的可达性**判断，根据对象是否被引用，决定是否清空Eden区
> 
> 步骤二：然后标记对象的age = 1,并将Eden区清空，将正在使用的对象放到from 区，当from区满后，会调用第二次 2minor gc，并将age = 2
> 
> 步骤三：将age = 2 的元素，***通过复制算法，***挪到to区，并将to改为from区，from改为to区，一直循环；直到第15次minor gc调用，将相关的对象移到老年代，默认不老不死，当老年代占用内存满后，就会提示内存不够，内存溢出OOM，**并调用full gc，触发STW（网站停顿）**,整个系统处于不在运行状态

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 12][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 13][]

> 为什么采用分代回收的策略？
> 
> 减少我们的stw 次数，其实就是减少full gc 次数，达到吞吐量、jvm调优

### 三、性能调优 ###

demo实战

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 14][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 15][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 16][]

![20200315235158145.png][]

![20200315235214129.png][]

idea vm options 进行的参数配置

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 17][]

然后采用cms 垃圾收集算法：并发收集器，一般分为7步

初始化标记，并发标记

![20200315235359249.png][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 18][]

cms回收过程

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 19][]

> cms优点：用户响应
> 
> 缺点：会出现空间碎片

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM1Mjc1MjMz_size_16_color_FFFFFF_t_70 20][]

老年代垃圾清理：采用标记清理算法，将正在使用的标记压缩到一片区域,剩余的都是连续的可用的内存空间，其他不使用的就进行

[https_www.bilibili.com_video_av94156750_p_1]: https://www.bilibili.com/video/av94156750?p=1
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[jvm]: https://blog.csdn.net/zhangpan19910604/article/details/52254053
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