HotSpot：性能秘密大揭秘(二)

2023-12-27 03:53:43

HotSpot算法细节(二)

HotSpot是一款成熟的、高性能的Java虚拟机(JVM)，在开发企业级应用时，经常用于优化JVM性能，HotSpot也成为了企业应用工程师不可忽视的必备技能。而HotSpot是怎样运行的？HotSpot的高性能之谜？想知道HotSpot性能秘密的朋友们，请看过来~

从上一章，我们对HotSpot算法和策略有了初次了解，HotSpot中深层次的细节，涉及HotSpot的体系结构，性能检测技术，JVM运行时数据区和对象的内存储存形式，JVM的内存管理，垃圾回收算法，安全屏障等。本次为大家带来HotSpot更多细节方面的内容，了解HotSpot更为细节的实现，助力工程师们更好的优化项目性能。

HotSpot体系结构：三层架构

HotSpot的体系结构分层设计思想，每一层都有自己的任务和职责，从下至上依次是：编译器层，运行时数据区，垃圾回收器，JVM实现的平台相关部分，并且HotSpot VM的职责是去实现Java虚拟机规范里定义的“虚拟机”和“执行引擎”。

编译器层

编译器层负责将Java字节码编译成平台相关的本地机器指令，保证可移植性。

运行时数据区

运行时数据区负责分配和管理JVM运行期间所需的内存空间，可以称之为内存模型。

垃圾回收器

垃圾回收器负责回收和清理不再使用的对象，以及垃圾回收算法的实现等。

Java虚拟机规范实现

该层将JVM相关的规则、规范等编译成底层的机器码，实现平台相关的功能。

HotSpot性能检测

性能检测，是非常重要的。因为性能优化不是靠猜测来实现，需要有明确的数据作为依据，才能提供针对性的方案。

自检与统计

JVM内部提供了自检与统计的功能，在JVM初始化的时候会自动初始化和检测。JVM自检命令为：java -XX:+PrintFlagsInitial。

工具命令行

JVM使用JVM TI工具命令行查看JVM具体配置了哪些参数，常用的有：verbos-gc，-XX:+PrintFlagsInitial，-Xloggc:。

性能分析工具

Java提供了jstat、jstack、jmap和jhat等工具对JVM进行分析。

JVM运行时数据区

JVM运行时数据区在《JVM运行时数据区》一文中已经有了详细说明，其中包括：

程序计数器：可以看成是当前线程所执行的字节码指令的行号指示器，记录着正在执行的虚拟机指令。
Java虚拟机栈：Java虚拟机栈用于存储局部变量表和操作数栈，Java虚拟机栈是线程私有的，生命周期与线程相同。
本地方法栈：本地方法栈用于支持 native 方法的执行，是线程私有的。
堆：堆是所有线程共享的，用于存储所有引用对象和一些特殊的数组。堆是垃圾回收算法管理的主要区域。
方法区：方法区是所有线程共享的，用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。
运行时常量池：运行时常量池是方法区的一部分，用于存储编译期生成的各种字面量和符号引用。

HotSpot对象分配

HotSpot中的对象存储在堆区中，堆区的空间是由Eden Space、Survivor Space（From和To）和Tenured Space等部分组成，对象的分配是从Eden Space开始。当Eden Space被填满后，就会发生一次Minor GC，在Minor GC的过程中，Eden Space和Survivor Space（From）的空间中的对象会拷贝到Survivor Space（To）空间，在Minor GC的过程中，Eden Space和Survivor Space（From）的空间中的对象会被回收。而Survivor Space（To）空间中的对象会在下一次Minor GC中拷贝到Tenured Space空间，在Tenured Space空间中的对象则会在Full GC中被回收。