JVM

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。JVM包括一套字节码指令集、一组寄存器、一个栈、一个垃圾回收堆和一个存储方法域。 JVM屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码（字节码）,就可以在多种平台上不加修改地运行。JVM在执行字节码时，实际上最终还是把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。

JVM架构图

JVM的核心是由类加载器(Class Loader)、执行引擎(Execute Engine)和Java Memory Management(JVM内存管理器)共同组成

  • JVM管理(JVM Memory Management)的内存段可分为两大类:线程共享内存和线程私有内存

    • 程序计数寄存器(Program Counter Register): 每个线程有自己的计数寄存器，存储当前线程执行字节码的地址

    • jvm栈(JVM Stack): jvm会为每个运行线程分配一个栈区，线程调用方法时和方法返回时会进行入栈和出栈操作

    • 本地方法栈区(Native Stack): 与jvm stack类似，只不过此区域是为调用本地方法服务(系统调用)

    • 方法区(Method Area): 存储jvm加载的class、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等

    • java堆(Java Heap): 存储java的所有对象实例、数组等

    • 线程共享内存

    • 线程私有内存

Java Heap架构

在Java世界中使用内存不需要程序员手动申请，只需定义变量，由JVM自动为其分配相应的内存，GC负责内存垃圾回收。

  • 年轻代(Young Generation): 也叫Survivor Generation

    • eden: 存放新创建的对象。

    • to|from: 存放年轻代执行minor GC后存活下来的对象

  • 老年代(Old Generation): 存放多次年轻代执行minor GC后存活下来的对象

  • 持久代(Permanent Generation): 存放java class类和meta数据


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# 分配了一个又一个对象

放到Eden区

# 不好，Eden区满了，只能GC(新生代GC：Minor GC)了

把Eden区的存活对象copy到from区，然后清空Eden区（本来to区也需要清空的，不过本来就是空的）

# 又分配了一个又一个对象

放到Eden区

# 不好，Eden区又满了，只能GC(新生代GC：Minor GC)了

把Eden区和from区的存活对象copy到to区，然后清空Eden区和from区

# 又分配了一个又一个对象

放到Eden区

# 不好，Eden区又满了，只能GC(新生代GC：Minor GC)了

把Eden区和to区的存活对象copy到from区，然后清空Eden区和to区

# ...

# 有的对象来回在Survivor区呆了比如15次，就被分配到老年代Old区

# 有的对象太大，超过了Eden区，直接被分配在Old区

# 有的存活对象，放不下Survivor区，也被分配到Old区

# ...

# 在某次Minor GC的过程中突然发现：

# 不好，老年代Old区也满了，这是一次大GC(老年代GC：Major GC)

Old区慢慢的整理一番，空间又够了

# 继续Minor GC

# ...

 


tomcat常用的优化配置

  • 优化tomcat进程使用的Java Heap内存空间


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# 修改catalina.sh文件中的JAVA_OPTS

JAVA_OPTS="-server -Xms512m -Xmx512m -XX:NewSize= -XX:MaxNewSize= -XX:PermSize= -XX:MaxPermSize="

  -server  # 服务器模型

  -Xms  # 堆内存初始化大小

  -Xmx  # 堆内存空间上限

  -XX:NewSize=  # 新生代空间初始化大小

  -XX:MaxNewSize=  # 新生代空间最大值

  -XX:PermSize=  # 持久代空间初始化大小

  -XX:MaxPermSize=  # 持久代空间最大值

 


  • 线程池设置：


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# 修改server.xml文件

<Connector port="8080" protocol="HTTP/1.1"  connectionTimeout="20000" redirectPort="8443"

    maxThreads=  # 最大线程数

    minSpareThreads=  # 最小空闲线程数

    maxSpareThreads=  # 最大空闲线程数

    acceptCount=  # 等待队列的最大长度

    URIEncoding=  # URI地址编码格式，建议使用UTF-8

    enableLookups=  # 是否启用dns解析，建议禁用

    compression=  # 是否启用传输压缩机制，建议“on"

    compressionMinSize=  # 启用压缩传输的数据流最小值，单位是字节

    compressableMimeType=  # 定义启用压缩功能的MIME类型。如text/html, text/xml, text/css, text/javascript

    Server=  # 修改tomcat版本信息

/>

 


  • 禁用8005端口


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# 修改server.xml文件

<Server port="-1" shutdown="SHUTDOWN">

 


JVM常用的分析工具

  • jps: 用来查看运行的所有jvm进程


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jps [-q] [-mlvV] [<hostid>]

-q：静默模式

-v：显示传递给jvm的命令行参数

-m：输出传入main方法的参

-l：输出main类或jar完全限定名称

-V：显示通过flag文件传递给jvm的参数

[<hostid>]：主机id，默认为localhost

 


  • jinfo: 查看进程的运行环境参数，主要是jvm命令行参数


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jinfo [option] <pid>

-flags：to print VM flags

-sysprops：to print Java system properties

-flag <name>：to print the value of the named VM flag

 


  • jstat: 对jvm应用程序的资源和性能进行实时监控


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jstat -help|-options

jstat -<option> [-t] [-h<lines>] <vmid> [<interval> [<count>]]

 

常见用法 jstat -gc PID

 


  • jstack: 查看所有线程的运行状态


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jstack [-l] <pid>

jstack -F [-m] [-l] <pid>

    -l：long listings，会显示额外的锁信息，因此，发生死锁时常用此选项

    -m：混合模式，既输出java堆栈信息，也输出C/C++堆栈信息

    -F：当使用“jstack -l PID"无响应，可以使用-F强制输出信息

 


  • jmap: 查看jvm占用物理内存的状态

  • jconsole：JVM内存图形化监控工具

  • jvisualvm：JVM内存图形化监控工具