17.JVM调优实战及常量池详解

小虾米吃橘子
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阿里巴巴Arthas详解

参考 arthas.aliyun.com/doc/

Arthas使用场景

  1. 是否有一个全局视角来查看系统的运行状况？
  2. 为什么 CPU 又升高了，到底是哪里占用了 CPU ？
  3. 运行的多线程有死锁吗？有阻塞吗？
  4. 程序运行耗时很长，是哪里耗时比较长呢？如何监测呢？
  5. 这个类从哪个 jar 包加载的？为什么会报各种类相关的 Exception？
  6. 我改的代码为什么没有执行到？难道是我没 commit？分支搞错了？
  7. 遇到问题无法在线上 debug，难道只能通过加日志再重新发布吗？
  8. 有什么办法可以监控到 JVM 的实时运行状态？

GC日志详解

对于java应用我们可以通过一些配置把程序运行过程中的gc日志全部打印出来

然后分析gc日志得到关键性指标，分析GC原因，调优JVM参数。

# 运行程序加上对应gc日志
java -jar -Xloggc:./gc-%t.log -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps  -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCCause  
-XX:+UseGCLogFileRotation -XX:NumberOfGCLogFiles=10 -XX:GCLogFileSize=100M microservice-eureka-server.jar
    
#jdk17
java -jar -Xlog:gc:./gc-%t.log web-1.0-SNAPSHOT.jar

GC日志分析工具

上面的这些参数，能够帮我们查看分析GC的垃圾收集情况。但是如果GC日志很多很多，成千上万行。就算你一目十行，看完了，脑子也是一片空白。所以我们可以借助一些功能来帮助我们分析，这里推荐一个gceasy(gceasy.io)，可以上传gc文件，然后他会利用可视化的界面来展现GC情况。

JVM参数汇总查看命令

java -XX:+PrintFlagsInitial 表示打印出所有参数选项的默认值

java -XX:+PrintFlagsFinal 表示打印出所有参数选项在运行程序时生效的值

Class常量池与运行时常量池详解

Class常量池可以理解为是Class文件中的资源仓库。 Class文件中除了包含类的版本、字段、方法、接口等描述信息外，还有一项信息就是常量池(constant pool table)，用于存放编译期生成的各种字面量(Literal)和符号引用(Symbolic References)。

字面量

字面量就是指由字母、数字等构成的字符串或者数值常量

符号引用

符号引用是编译原理中的概念，是相对于直接引用来说的。主要包括了以下三类常量：

  • 类和接口的全限定名
  • 字段的名称和描述符
  • 方法的名称和描述符

常量池 → 运行时被加载到内存后 → 运行时常量池，对应的符号引用 → 运行时 → 动态链接。

例如，compute()这个符号引用在运行时就会被转变为compute()方法具体代码在内存中的地址，主要通过对象头里的类型指针去转换直接引用。

字符串常量池

字符串常量池的设计思想

  1. 字符串的分配，和其他的对象分配一样，耗费高昂的时间与空间代价，作为最基础的数据类型，大量频繁的创建字符串，极大程度地影响程序的性能
  2. JVM为了提高性能和减少内存开销，在实例化字符串常量的时候进行了一些优化
  • 为字符串开辟一个字符串常量池，类似于缓存区
  • 创建字符串常量时，首先查询字符串常量池是否存在该字符串
  • 存在该字符串，返回引用实例，不存在，实例化该字符串并放入池中

三种字符串操作

  • 直接赋值字符串
    • 这种方式创建的字符串对象，只会在常量池中。
  • new String()
    • 这种方式会保证字符串常量池和堆中都有这个对象，没有就创建，最后返回堆内存中的对象引用。
  • intern方法
    • 如果池已经包含一个等于此String对象的字符串（用equals(oject)方法确定），则返回池中的字符串。否则，将intern返回的引用指向当前字符串 s1

字符串常量池位置

通过 OOM 程序验证字符串常量池在的位置

/*
    vm options: -Xms6M -Xmx6M -XX:MetaspaceSize=6M -XX:MaxMetaspaceSize=6M
* */
public static void main(String[] args) {
    ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
        String str = String.valueOf(i).intern();
        list.add(str);
    }
}

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

字符串常量池设计原理

字符串常量池底层是hotspot的C++实现的，底层类似一个 HashTable， 保存的本质上是字符串对象的引用。

八种基本类型的包装类和对象池

因为一般这种比较小的数用到的概率相对较大

所以Byte,Short,Integer,Long,Character这5种整型的包装类在对应值[-128,127]时会使用对象池。


Integer i1 = 127;//-128~127
Integer i2 = Integer.valueOf(127);
System.out.println(i1 == i2);
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