javafx 内存优化 java内存优化实践

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mob64ca140a59b0 2023-08-20 12:01:53

文章标签 javafx 内存优化 jvm Java JVM java 文章分类 Java 后端开发

JVM性能调优

Java内存区域

在几次面试中，被问到JVM性能调优。由于项目经验少且没有接触到大型项目，对JVM性能调优的认知几乎为0，面试之前背了这方面的知识点，但记忆得不深刻，面试时还是哑口无言。
最近看了个关于JVM性能调优视频，感觉讲得挺好的，下面结合视频以及一些资料，总结一下JVM性能调优的知识。

Java内存区域

JVM性能优化主要是体现在调整Java内存区域的一些重要参数。比如，JVM对整个堆内存进行full gc时，会STW（Stop the World，只运行垃圾回收线程，而暂停其他Java线程），STW过程会造成系统“卡顿”，用户体验感降低。因此，需要降低full gc的频率，full gc的触发条件是老年代堆内存放满，而老年代堆内存又与年轻代堆内存有密切关系。如果年轻代堆内存过小，老年代堆内存就会很快放满，full gc就会不断被触发，造成系统卡顿。如果年轻代堆内存过大，会造成一次垃圾收集（minor gc）的时间过长，也会造成系统卡顿。只有根据实际情况，调控堆内存空间各区域的比例，才能优化系统。

优化的JVM的前提是知道Java内存区域的构成。

javafx 内存优化 java内存优化实践_jvm

大致描述一下，.java文件经过编译器编译成.class文件，.class文件进入JVM被类加载子系统进行加工，为字节码执行作准备，最后由字节码执行引擎输出该.class对应的机器码文件，机器码文件交由操作系统执行。

上述这些内容想必大家也见不少，背过也忘过。个人认为，这些模型必须通过实际案例，将各区域的分工合作关系理清，才能够真正地理解和记住。

下面给我一段源码以及.class的反汇编结果：

public class JvmTest1 {

    public static void main(String[] args) {
        Animal a = new Animal("狗","汪汪汪");
        Animal b = new Animal("猫","喵喵喵");
    }
}

class Animal{
    private String name;
    private String call;

    public Animal(String name, String call) {
        this.name = name;
        this.call = call;
    }
}

对.class进行反汇编，并打印到JvmTest1文件：
给出部分反汇编内容：

Compiled from "JvmTest1.java"
   Code:
      0: new           #2                  // class Animal
      3: dup
      4: ldc           #3                  // String 狗
      6: ldc           #4                  // String 汪汪汪
      8: invokespecial #5                  // Method Animal."<init>":(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V
     11: astore_1
     12: new           #2                  // class Animal
     15: dup
     16: ldc           #6                  // String 猫
     18: ldc           #7                  // String 喵喵喵
     20: invokespecial #5                  // Method Animal."<init>":(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V
     23: astore_2

下面主要看看JvmTest1.class的反汇编结果，我将结合Java运行时数据区各模块的协作来分析：

虚拟机栈是线程私有的（每个线程都有自己的虚拟机栈），当main线程运行时，main方法就压入main线程的虚拟机栈了，虚拟机栈的构成如下图所示，

javafx 内存优化 java内存优化实践_java_02

可以看到，虚拟机栈的组成单位是栈帧，而每个栈帧由4部分组成：

局部变量表：存储该方法的局部变量
操作数栈：存放数值
动态链接：
方法出口：函数结束后，返回到调用该方法的地方

Animal a = new Animal("狗","汪汪汪");创建Animal对象，Java内存区域都有哪些变化呢？根据观察容易发现，这段代码对应反汇编的：

0: new           #2                  // class Animal
       3: dup
       4: ldc           #3                  // String 狗
       6: ldc           #4                  // String 汪汪汪
       8: invokespecial #5                  // Method Animal."<init>":(Ljava/lang/String;Ljava/lang/String;)V
      11: astore_1

Java创建一个对象的过程比较复杂，这里简单说说，执行new指令时Jvm会去常量池中定位一个类的符号引用，并且检查符号引用代表的类是否已经被加载、解析和初始化过，如果没有则需要进过类加载过程；如果有，则在堆空间中挖出一块空间给该对象，并且赋零值和设置对象头信息，最后执行invokespecial指令，调用该类的构造函数，按照程序员的意愿对对象进行初始化。

以上是《深入理解Java虚拟机》一书中提到的，但根据反汇编结果来看，new与invokespecial之间还经过了dup和两次ldc，为什么呢？

查阅资料发现，new指令做了两件事：创建对象和并将该对象的引用地址压入操作数栈。而dup指令做的事是：复制操作数栈栈顶元素的值，并将其压入栈顶。这句话有点绕，简单地说，执行完dup之后，操作数栈顶有两个连续相同的两个对象的引用地址，对象的引用地址就是常听到的this。而两次ldc的作用是：获取常量池中的“狗”和“汪汪汪”，将它们压入操作数栈栈顶。此时操作数栈顶的前3元素依次是：“汪汪汪”、“狗”、this。

javafx 内存优化 java内存优化实践_jvm_03