旷野徒奔-Java底层篇（1.4）

Java底层篇（1.4）

1、JVM
- → Java 对象模型
- - oop-klass、对象头
- → HotSpot
- - 即时编译器、编译优化
- → 虚拟机性能监控与故障处理工具
- - jps, jstack, jmap, jstat, jconsole, jinfo, jhat, javap, btrace, TProfiler
  - Arthas

1、JVM

→ Java 对象模型

oop-klass、对象头

在JVM中，使用了OOP-KLASS模型来表示java对象，即：

1.jvm在加载class时，会创建instanceKlass，表示其元数据，包括常量池、字段、方法等，存放在方法区；instanceKlass是jvm中的数据结构；

2.在new一个对象时，jvm创建instanceOopDesc，来表示这个对象，存放在堆区，其引用，存放在栈区；它用来表示对象的实例信息，看起来像个指针实际上是藏在指针里的对象；instanceOopDesc对应java中的对象实例；

3.HotSpot并不把instanceKlass暴露给Java，而会另外创建对应的instanceOopDesc来表示java.lang.Class对象，并将后者称为前者的“Java镜像”，klass持有指向oop引用(_java_mirror便是该instanceKlass对Class对象的引用)；

4.要注意，new操作返回的instanceOopDesc类型指针指向instanceKlass，而instanceKlass指向了对应的类型的Class实例的instanceOopDesc；有点绕，简单说，就是Person实例—>Person的instanceKlass—>Person的Class。

instanceOopDesc，只包含数据信息，它包含三部分：

对象头，也叫Mark Word，主要存储对象运行时记录信息，如hashcode, GC分代年龄，锁状态标志，线程ID，时间戳等;
元数据指针，即指向方法区的instanceKlass实例（虚拟机通过这个指针来群定这个对象是哪个类的实例。）
实例数据;
另外，如果是数组对象，还多了一个数组长度

【参考链接】https://www.cnblogs.com/thiaoqueen/p/9314745.html

→ HotSpot

即时编译器、编译优化

部分商用虚拟机中，Java最初通过解析器（ Interpreter ）解析，当虚拟机发现某个方法或代码块运行的特别频繁时，就把这些代码当成“热点代码”，为了提高热点代码的执行效率，在运行时，即时编译器（Just In Time Compiler）会把这些代码编译成与本地平台相关的机器码，并进行各种层次的优化。

解释器和编译器各有各的优点：

解释器优点：当程序需要迅速启动的时候，解释器可以首先发挥作用，省去了编译的时间，立即执行。解释执行占用更小的内存空间。同时，当编译器进行的激进优化失败的时候，还可以进行逆优化来恢复到解释执行的状态。

编译器优点：在程序运行时，随着时间的推移，编译器逐渐发挥作用，把越来越多的代码编译成本地代码之后，可以获得更高的执行效率。

因此，整个虚拟机执行架构中，解释器与编译器经常配合工作，如下图所示。

【参考链接】https://www.cnblogs.com/linghu-java/p/8589843.html

→ 虚拟机性能监控与故障处理工具

jps, jstack, jmap, jstat, jconsole, jinfo, jhat, javap, btrace, TProfiler

名称	主要作用
jps	jvm process status tool,显示指定系统内所有的hotspot虚拟机进程
jstack	stack trace for java ,显示虚拟机的线程快照
jmap	memory map for java,生成虚拟机的内存转储快照（heapdump文件）
jstat	jvm statistics monitoring tool,用于收集hotspot虚拟机各方面的运行数据
jinfo	configuration info for java，显示虚拟机配置信息
jhat	jvm heap dump browser，用于分析heapmap文件，它会建立一个http/html服务器让用户可以在浏览器上查看分析结果

【参考链接】https://blog.csdn.net/baidu_39299382/article/details/80330476

Arthas

Arthas（阿尔萨斯）是阿里巴巴开源的 Java 诊断工具，深受开发者喜爱。

当你遇到以下类似问题而束手无策时，Arthas 可以帮助你解决：

这个类从哪个 jar 包加载的？为什么会报各种类相关的 Exception？

我改的代码为什么没有执行到？难道是我没 commit？分支搞错了？

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？

线上遇到某个用户的数据处理有问题，但线上同样无法 debug，线下无法重现！

是否有一个全局视角来查看系统的运行状况？

有什么办法可以监控到JVM的实时运行状态？

Arthas 采用命令行交互模式，同时提供丰富的 Tab 自动补全功能，进一步方便进行问题的定位和诊断。