tomcat学习笔记

网络浪子

　　第一章 JVM原理
　　一、什么是JVM
　　JVM是Java Virtual Machine（Java虚拟机）的缩写。
　　        JAVA语言的平台无关性如何实现：通过Java虚拟机，Java语言在不同平台上运行时不需要重新编译。Java语言使用Java虚拟机屏蔽了与具体平台相关的信息，使得Java语言编译程序只需生成在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。Java虚拟机在执行字节码时，把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。这就是Java的能够“一次编译，到处运行”的原因。

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上图为 JVM结构图

　　二、JAVA代码编译和执行过程

　　    JAVA代码编译和执行包含如下三个过程：

• 　　
  
  
  
  
  • 　　 Java源码编译机制
    　　
    
  • 　　  类加载机制
    
    
  • 　　  类执行机制
    
  
  

　　java源码编译机制

　　        最终将.java文件编译生成.class文件
　　     类加载机制
　　        JVM的类通过ClassLoader及其子类来完成类加载的过程，类的层次关系和加载顺序可以由下图来描述：

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　　        （1）Bootstrap ClassLoader

　　                负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class，由C++实现，不是ClassLoader子类
　　        （2）Extension ClassLoader
　　                负责加载java平台中扩展功能的一些jar包，包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目录下的jar包
　　        （3）App ClassLoader
　　                负责记载classpath中指定的jar包及目录中class
　　        （4）Custom ClassLoader
　　                属于应用程序根据自身需要自定义的ClassLoader，如tomcat、jboss都会根据j2ee规范自行实现ClassLoader加载过程中会先检查类是否被已加载，检查顺序是自底向上，从Custom ClassLoader到BootStrap ClassLoader逐层检查，只要某个classloader已加载就视为已加载此类，保证此类只所有ClassLoader加载一次。而加载的顺序是自顶向下，也就是由上层来逐层尝试加载此类。
　　  类执行机制

　　        JVM是基于栈的体系结构来执行class字节码的。线程创建后，都会产生程序计数器（PC）和栈（Stack），程序计数器存放下一条要执行的指令在方法内的偏移量，栈中存放一个个栈帧，每个栈帧对应着每个方法的每次调用，而栈帧又是有局部变量区和操作数栈两部分组成，局部变量区用于存放方法中的局部变量和参数，操作数栈中用于存放方法执行过程中产生的中间结果。
　　

　　三、JVM内存管理和垃圾回收
　　    JVM栈有堆、栈、本地方法栈、方法区组成，结构如图
　　

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　　1）堆
　　所有通过new创建的对象的内存都在堆中分配，堆的大小可以通过-Xmx和-Xms来控制。
　　        堆分为新生代、老年代和持久带，新生代分为Eden和Survivor(Survivor又分为from和to)

　　        

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　　新生代：新建的对象都是用新生代分配内存，Eden空间不足的时候，会把存活的对象转移到Survivor中，新生代大小可以由-Xmn来控制，也可以用-XX:SurvivorRatio来控制Eden和Survivor的比例

　　        老年代：用于存放新生代中经过多次垃圾回收仍然存活的对象
　　        持久带（Permanent Space）：主要存放所有已加载的类信息，方法信息，常量池等等。可通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize来指定持久带初始化值和最大值。Permanent Space并不等同于方法区，只不过是Hotspot JVM用Permanent Space来实现方法区而已，有些虚拟机没有Permanent Space而用其他机制来实现方法区。
　　

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-Xmx:最大堆内存,如：-Xmx512m
-Xms:初始时堆内存,如：-Xms256m
-XX:MaxNewSize:最大年轻区内存
-XX:NewSize:初始时年轻区内存.通常为 Xmx 的 1/3 或 1/4。新生代 = Eden + 2 个 Survivor 空间。实际可用空间为 = Eden + 1 个 Survivor，即 90%
-XX:MaxPermSize:最大持久带内存
-XX:PermSize:初始时持久带内存
-XX:+PrintGCDetails。打印 GC 信息
-XX:NewRatio 新生代与老年代的比例，如 –XX:NewRatio=2，则新生代占整个堆空间的1/3，老年代占2/3
-XX:SurvivorRatio 新生代中 Eden 与 Survivor 的比值。默认值为 8。即 Eden 占新生代空间的 8/10，另外两个 Survivor 各占 1/10　　

　　2）栈
     每个线程执行每个方法的时候都会在栈中申请一个栈帧，每个栈帧包括局部变量区和操作数栈，用于存放此次方法调用过程中的临时变量、参数和中间结果。
    -xss:设置每个线程的堆栈大小. JDK1.5+ 每个线程堆栈大小为 1M，一般来说如果栈不是很深的话， 1M 是绝对够用了的。
3）本地方法栈
    用于支持native方法的执行，存储了每个native方法调用的状态
4）方法区
    存放了要加载的类信息、静态变量、final类型的常量、属性和方法信息。JVM用持久代（Permanet Generation）来存放方法区，可通过-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize来指定最小值和最大值
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　　JVM垃圾回收
　　    JVM垃圾回收策略：引用计数、标记-清除、复制、标记-整理
　　    JVM垃圾回收器：串行收集器、并行收集器、并发收集器
　　四、JVM内存调优
　　    对JVM内存的系统级的调优主要的目的是减少GC的频率和Full GC的次数，过多的GC和Full GC是会占用很多的系统资源（主要是CPU），影响系统的吞吐量。
　　  
　　新生代设置过小会导致如下后果
　　1、新生代GC次数频繁，增大系统消耗
　　2、导致大对象直接进入老年代，占据老年代剩余空间，易诱发Full GC
　　

　　新生代设置过大会导致如下后果
　　1、导致老年代过小(heap总量一定)，易诱发Full GC
　　2、新生代GC耗时大幅度增加
　　一般说来新生代占整个堆1/3比较合适
　　

　　Survivor设置过小会导致如下后果
　　导致对象从eden直接到达老年代，降低了在新生代的存活时间
　　

　　Survivor设置过大会导致如下后果
　　导致eden过小，增加了GC频率
　　

　　

　　

　　当以吞吐量优先时的调优策略：
　　JVM以吞吐量为指标，自行选择相应的GC策略及控制新生代与旧生代的大小比例，来达到吞吐量指标。这个值可由-XX:GCTimeRatio=n来设置
　　当以暂停时间优先时的调优策略：
　　JVM以暂停时间为指标，自行选择相应的GC策略及控制新生代与旧生代的大小比例，尽量保证每次GC造成的应用停止时间都在指定的数值范围内完成。这个值可由-XX:MaxGCPauseRatio=n来设置
　　

　　例子：设置tomcat内存大小
直接在catalina.sh脚本最前方增加
JAVA_OPTS='-Xms1024m -Xmx1024m -XX:PermSize=128m  -XX:MaxPermSize=256m'
将xms和xmx设置一样大，省着经常内存回收