Jvm基础介绍及常用命令

xiaoyanxiaoyan
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本文已参与「新人创作礼」活动.一起开启掘金创作之路。

jvm简介

  1. 基本概念
    JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写，JVM是一种用于计算设备的规范，它是一个虚构出来的计算机，是通过在实际的计算机上仿真模拟各种计算机功能来实现的。

  2. 运行过程

    通过编译器，能够生产相应的.Class文件，也就是字节码文件，而字节码文件又通过Java虚拟机中的解释器，编译成特定机器上的机器码 。

    Java源文件—->编译器—->字节码文件
    字节码文件—->JVM—->机器码

  3. 几种jvm
    HotSpot: sun公司的主推及默认jvm
    JRockit: BeA公司的jvm
    J9： IBM公司jvm
    javainjava: 通过java实现本身的jvm

  4. jvm 体系结构

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(1) Native Method Stack本地方法栈

它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法，在Execution Engine执行时加载native libraies。

(2) PC Register程序计数器

每个线程都有一个程序计算器，就是一个指针，指向方法区中的方法字节码（下一个将要执行的指令代码），由执行引擎读取下一条指令，是一个非常小的内存空间，几乎可以忽略不记

(3) Method Area方法区

方法区是被所有线程共享，所有字段和方法字节码，以及一些特殊方法如构造函数，接口代码也在此定义。简单说，所有定义的方法的信息都保存在该区域，此区域属于共享区间（静态变量+常量+类信息+运行时常量池存在方法区中，实例变量存在堆内存中）

(4) Stack 栈

栈也叫栈内存，主管Java程序的运行，是在线程创建时创建，它的生命期是跟随线程的生命期，线程结束栈内存也就释放，对于栈来说不存在垃圾回收问题，只要线程一结束该栈就Over，生命周期和线程一致，是线程私有的。

栈帧中主要保存3类数据：
本地变量（Local Variables）：输入参数和输出参数以及方法内的变量；
栈操作（Operand Stack）：记录出栈、入栈的操作；
栈帧数据（Frame Data）：包括类文件、方法等等。

(5) Heap 堆
堆这块区域是JVM中最大的，应用的对象和数据都是存在这个区域，这块区域也是线程共享的，也是 gc 主要的回收区，一个 JVM 实例只存在一个堆类存，堆内存的大小是可以调节的。类加载器读取了类文件后，需要把类、方法、常变量放到堆内存中，以方便执行器执行，堆内存分为三部分：

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  • 新生区

     新生区是类的诞生、成长、消亡的区域，一个类在这里产生，应用，最后被垃圾回收器收集，结束生命。新生区又分为两部分：伊甸区（Eden space）和幸存者区（Survivor pace），所有的类都是在伊甸区被new出来的。幸存区有两个：0区（Survivor 0 space）和1区（Survivor 1 space）。当伊甸园的空间用完时，程序又需要创建对象，JVM的垃圾回收器将对伊甸园进行垃圾回收（MinorGC）,将伊甸园中的剩余对象移动到幸存0区。若幸存0区也满了，再对该区进行垃圾回收，然后移动到1区。那如果1去也满了呢？再移动到养老区。若养老区也满了，那么这个时候将产生Major GC（FullGCC），进行养老区的内存清理。若养老区执行Full GC 之后发现依然无法进行对象的保存，就会产生OOM异常“OutOfMemoryError”。

    如果出现java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space异常，说明Java虚拟机的堆内存不够。原因有二：
    a.Java虚拟机的堆内存设置不够，可以通过参数-Xms、-Xmx来调整。
    b.代码中创建了大量大对象，并且长时间不能被垃圾收集器收集（存在被引用）。

  • 养老区

       养老区用于保存从新生区筛选出来的 JAVA 对象，一般池对象都在这个区域活跃。

  • 永久区

       永久存储区是一个常驻内存区域，用于存放JDK自身所携带的 Class,Interface 的元数据，也就是说它存储的是运行环境必须的类信息，被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的，关闭 JVM 才会释放此区域所占用的内存。

如果出现java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space，说明是Java虚拟机对永久代Perm内存设置不够。原因有二：

 a. 程序启动需要加载大量的第三方jar包。例如：在一个Tomcat下部署了太多的应用。  

 b. 大量动态反射生成的类不断被加载，最终导致Perm区被占满。

说明：
Jdk1.6及之前：常量池分配在永久代 。
Jdk1.7：有，但已经逐步“去永久代” 。
Jdk1.8及之后：无(java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space,这种错误将不会出现在JDK1.8中)。

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jdk命令行工具

  • jps

    用于列出正在运行的虚拟进程，并显示虚拟机执行主类

  • jstat

    jstat(JVM Statistics Monitoring Tool) 是用于监视虚拟机各种运行状态信息的命令行工具，它可以显示本地或者远程虚拟机进程中的类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等原型数据

jstat -gc pid

jstat -gcutil pid

  • jinfo

    jinfo 的作用是实时查看和调整虚拟机各项参数

  • jmap

    jmap(Mermory Map for java)命令用于生成堆转储快照，显示堆详细信息
    jmap -heap pid

  • jstack

    jstack(Stack Trace for java)命令用于生成虚拟机当前时刻线程快照。

    jstack -l pid

jdk可视化工具

  • jconsole

    JConsole(java Monitoring and Management Console)是一种基于jmx的可视化监视、管理工具、\

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  • visualVM

    visualVM(ALL-in-one Java Troubleshooting tool)是一个jvm强大的运行监视和故障处理工具\

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