Java开发者必知：深入了解JVM

JVM中类的装载是由类加载器（ClassLoader）和它的子类来实现的，Java中的类加载器是一个重要的Java运行时系统组件，它负责在运行时查找和装入类文件中的类。 由于Java的跨平台性，经过编译的Java源程序并不是一个可执行程序，而是一个或多个类文件。当Java程序需要使用某个类时，JVM会确保这个类已经被加载、连接（验证、准备和解析）和初始化。类的加载是指把类的.class文件中的数据读入到内存中，通常是创建一个字节数组读入.class文件，然后产生与所加载类对应的Class对象。加载完成后，Class对象还不完整，所以此时的类还不可用。当类被加载后就进入连接阶段，这一阶段包括验证、准备（为静态变量分配内存并设置默认的初始值）和解析（将符号引用替换为直接引用）三个步骤。最后JVM对类进行初始化，包括：1)如果类存在直接的父类并且这个类还没有被初始化，那么就先初始化父类；2)如果类中存在初始化语句，就依次执行这些初始化语句。 类的加载是由类加载器完成的，类加载器包括：根加载器（BootStrap）、扩展加载器（Extension）、系统加载器（System）和用户自定义类加载器（java.lang.ClassLoader的子类）。从Java 2（JDK 1.2）开始，类加载过程采取了父亲委托机制（PDM）。PDM更好的保证了Java平台的安全性，在该机制中，JVM自带的Bootstrap是根加载器，其他的加载器都有且仅有一个父类加载器。类的加载首先请求父类加载器加载，父类加载器无能为力时才由其子类加载器自行加载。JVM不会向Java程序提供对Bootstrap的引用。下面是关于几个类加载器的说明：

Bootstrap：一般用本地代码实现，负责加载JVM基础核心类库（rt.jar）；

Extension：从java.ext.dirs系统属性所指定的目录中加载类库，它的父加载器是Bootstrap；

System：又叫应用类加载器，其父类是Extension。它是应用最广泛的类加载器。它从环境变

量classpath或者系统属性java.class.path所指定的目录中记载类，是用户自定义加载器的默认

父加载器。

造成 OutOfMemoryError 内存泄露典型原因：对象已经死了，无法通过垃圾收集器进行自动回收，需要通过找出泄露的代码位置和原因，才好确定解决方案。

分析步骤：

1. 用工具生成 java 应用程序的 heap dump（如 jmap）

2. 使用 Java heap 分析工具（如 MAT），找出内存占用超出预期的嫌疑对象

3. 根据情况，分析嫌疑对象和其他对象的引用关系。

4. 分析程序的源代码，找出嫌疑对象数量过多的原因。

2)支配树（Dominator Tree）

MAT 提供了一个称为支配树（Dominator Tree）的对象图。支配树体现了对象实例间的支配关系，在此视图中列出了每个对象（Object Instance）与其引用关系的树状结构，同时包含了占用内存的大小和百分比。

通过 Dominator Tree 视图可以很容易的找出占用内存最多的几个对象（根据Retained Heap 或 Percentage 排序），和 Histogram 类似，可以通过不同的方式进行分组显示。

Histogram 视图和 Dominator Tree 视图的角度不同，前者是基于类的角度，后

者是基于对象实例的角度，并且可以更方便的看出其引用关系。

以上只是一个初步的介绍，mat 还有更强大的使用，比如对比堆内存，在生产环

境中往往为了定位问题，每隔几分钟 dump 出一下内存快照，随后在对比不同时

间的堆内存的变化来发现问题。

1.JDK 本身提供了很丰富的性能监控工具，除了集成式的 visualVM 和 jConsole 外，还有jstat,jstack,jps,jmap,jhat 小工具，这些都是性能调优的常用工具。

. Jconsole : jdk 自带，功能简单，但是可以在系统有一定负荷的情况下使用。对垃圾回收算法有很详细的跟踪。

. JProfiler：商业软件，功能强大。

. VisualVM：JDK 自带，功能强大，与 JProfiler 类似。

. MAT：MAT(Memory Analyzer Tool)，一个基于 Eclipse 的内存分析工具。

2.VisualVM 是 javajdk 自带的牛逼的调优工具，也是平时使用最多调优工具，几乎涉及了 jvm 调优的方方面面。启动起来后和 jconsole 一样同样可以选择本地和远程，如果需要监控远程同样需要配置相关参数。

VisualVM 可以根据需要安装不同的插件，每个插件的关注点都不同，有的主要监控 GC，有的主要监控内存，有的监控线程等。

3.JConsole 是一个 JMX（JavaManagementExtensions，即 Java 管理扩展）的 JVM 监控与管理工具，监控主要体现在：堆栈内存、线程、CPU、类、VM 信息这几个方面，而管理主要是对 JMXMBean（managed beans，被管理的 beans，是一系列资源，包含对象、接口、设备等）的管理，不仅能查看 bean 的属性和方法信息，还能够在运行时修改属性或调用方法。

4.MAT(Memory Analyzer Tool)，一个基于 Eclipse 的内存分析工具，是一个快速、功能丰富的 Java heap 分析工具，它可以帮助我们查找内存泄漏和减少内存消耗。

可以利用 visualvm 或者是 jmap 命令生产堆文件在进行内存分析。