java代碼的執行機制+JVM+GC

1.java源碼編譯機制

1.1 分析和輸入到符號表（Parse and Enter）

    Parse：詞法和語法分析

    Enter：將符號輸入到符號表

1.2 註解處理（Annotation Processing）

    處理用戶自定義的annotation

1.3 語義分析和生成class（Analyse and  Generate）

    Analyse：基於抽象語法樹進行一系列的語義分析

    Generate：生成class，實例-》構造器、靜態成員-》<clinit>、抽象語法樹-》字節碼（後序便利語法樹）、最少代碼轉換。

class文件中包含的信息

*結構信息

*元數據

*方法信息

2.類加載機制

    指.class文件加載到JVM中，並造成Class對象的機制。

    能夠在運行時動態加載.class

*裝載（Load）-》連接（link）{ 校驗（Verify）->準備（Prepare）->解析（Resolve）可選操做}-》初始化（Initialize）

2.1 裝載（Load）

    找到二進制字節碼並加載到JVM中（標識：類的全限定名+ClassLoader實例ID）

2.2 連接（Link）

    對二進制字節碼的格式進行校驗、初始化靜態變量、解析類中的藉口、類。

2.3 初始化（Initialize）

    執行類中的靜態初始化代碼、構造器代碼以及靜態屬性。

2.4 JVM類加載經過ClassLoader及其子類來完成

（加載順序由上到下）

BootStrap  Class Loader  ->SJAVAHOME/jre/Lib/rt.jar

^

Extension Class Loader ->SJAVAHOME/jre/lib/ext/*.jar

（對應類名：ExtClassLoader）

^

System Class Loader -> SCLASSPATH

（對應類名：AppClassLoader）

^

User-Defined Class Loader

（開發人員繼承ClassLoader自行實現的ClassLoader）

sati

類加載器委託機制：由最上面的類加載器開始加載類

3.JVM內存管理

（ 方法區、堆、本地方法棧、PC寄存器、JVM方法棧 ）

3.1 方法區

存放：類的信息（名稱、修飾符等）、靜態變量、final、Field、類中方法信息。

內存超過：OutOfMemory

大小調整

-XX:PermSize    最小值

-XX:MaxPermSize    最大值

3.2 堆

存放：對象實例、數組值，new出來的對象

32位操做系統最大2G

-Xms    JVM啓動時最小Heap內存

-Xmx     JVM啓動時最大Heap內存

（ 一般設置 -Xms 等於 -Xmx ）

-XX:MinHeapFreeRatio    當空餘堆內存小於 40% 會增長到 -Xmx

-XX:MaxHeapFreeRatio     當空餘堆內存大於 70% 會減少到 -Xms

-Xmn    新生代的大小

-XX:SurvivorRatio    調整Eden Space、Survivor Space的大小

-XX:PretenureSizeThreshold=1024    （單位字節，默認0）表明對象超過多大就不在新生代分配，而是直接在舊生代分配

舊生代內存 -Xmx 減去 -Xmn

3.3 本地方法棧

存放：每一個native方法調用的狀態

3.4 PC寄存器和JVM方法棧

存放：線程（每一個線程會建立PC寄存器和JVM方法棧）

PC寄存器佔用CPU寄存器或操做系統內存

JVM方法棧佔用操做系統內存

JVM方法棧空間不足：StackOverflowError

-Xss    指定JVM方法棧大小

-XX:TLABWasteTargetPercent    設置TLAB 可佔用Eden Space 的百分比，默認爲1%

TLAB（Thread Local Allocation Buffer）

啓動參數上增長

-XX:+PrintTLAB    查看TLAB空間的使用狀況

-XX:SoftRefLRUPolicyMB    softReference（軟引用）的存活時間，默認爲1秒

-XX:MaxTenuringThreshold    在串行和ParNew方式時可設置，Minor GC中存活的次數爲多少，才放入到舊生代

4. Sun JDK 中可用的GC

4.1 新生代可用GC

4.1.1 Serial GC （串行GC）

    整個掃描和複製都是單線程方式進行

-XX:+UseSerialGC     強制指定用此方法回收GC

4.1.2 Parallel Scavenge （並行回收GC）

    在多CPU的機器上採用多線程回收

-XX:InitialSurvivorRatio    設置Eden、S0、S1的比例劃分、默認爲8

jdk1.6後採用 -XX:SurvivorRatio

-XX:-UseAdaptiveSizePolicy    固定Eden、S0、S1的大小

-XX:+UseParallelGC    強制指定用此方法回收GC

-XX:ParallelGCThreads    強制指定線程數

4.1.3 ParNew （並行GC）

在配置爲CMS GC的狀況下，新生代默認採用並行GC方式

-XX:+UseParNewGC    強制指定

-XX:+DisableExplicitGC    禁止程序中調用System.gc 觸發GC

4.2 舊生代可用的GC

4.2.1 串行

-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime    查看GC形成的應用暫停的時間

5.異常

1.舊生代空間不足

java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

2.Permanet Generation 空間滿

java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

3.CMS GC出現 Promotion failed 和 concurrent mode failure

增大survivor space、舊生代空間或調低觸發兵法GC的比率

-XX: CMS MaxAbortablePrecleanTime=5 （單位爲ms）避免CMS在remark完畢後好久才觸發sweeping動做

啓動時設置FullGC的執行間隔時間

-java -Dsum.rmi.dgc.client.gcInterval=3600000

禁止RMI調用 System.gc

-XX:+DisableExplicitGC

Sun JDK 提供兩種簡單方式如今GC

-XX:GCTimeRatio=n    設置JVM GC策略（吞吐量優先 ）

-XX:MaxGCPauseMillis=n      設置JVM GC策略（暫停時間優先 ）

6.新內容 GC

Garbage First 簡稱G1：減小GC所致使的應用暫停時間，同時保持JVM堆空間的利用率

7.Real-Time JDK

1.新內存管理機制

Immortal、Scoped內存區域，均不受GC管理，基於這兩個內存區域來編寫應用徹底不用擔憂GC會形成的暫停現象。

2.容許Java應用直接訪問物理內存

不須要勇敢native code才能訪問，能訪問物理內存，直接將對象放入物理內存，而非JVM heap中。

8.JVM內存查看方法和分析工具

8.1 輸出GC日誌

    a.輸入控制檯：

    JVM啓動參數加入-XX:PrintGC -XX:PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimeStamps -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime

    分別輸出GC的簡要信息、GC的詳細信息、GC的時間信息、GC形成的應用暫停時間

    b.輸入到指定文件

    JVM啓動參數中再加入-Xloggc:gc.log

可用於GC跟蹤分析的參數還有-verbose:gc、-XX:+PrintTenuringDistribution等

8.2 JConsole 

    JDK5自帶工具，位於JDK的bin目錄下，窗口化直接查看JVM信息

    JVisualVM

    JDK6 可查看JVM內存消耗，線程執行，消耗CPU、內存動做，能夠安裝VisualGC插件分析GC

    JMap

    JDK的bin目錄，能夠查看各個代的內存情況、JVM中對象的內存佔用情況

    JHat 

    JDK6中自帶肥西Jvm堆 dump 文件的，分析jvm heap中對象內存佔用情況、以及引用關係。

    JStat

    JDK的bin目錄下，除了分析GC，還能夠用於分析編譯的情況、class加載的情況等

    Eclipse Memory Analyzer

    Eclipse 提供用於分析jvm堆 dump文件的插件，對象內存佔用、引用關係、分析內存泄漏等。