JVM 参数:跟踪类的加载与卸载

1. 前言

本节内容主要是学习, JVM 跟踪类的加载与卸载的常用参数配置,这是工作中跟踪类的加载与卸载情况时 JVM 中最常用的参数配置。本节主要知识点如下:

  • 理解并掌握跟踪类的加载与卸载的参数 -XX:+TraceClassLoading,为本节重点内容;
  • 理解并掌握跟踪类的加载与卸载的参数 -XX:+TraceClassUnloading,为本节了解内容,非重点知识;
  • 理解并掌握跟踪类的加载与卸载的参数 -XX:+PrintClassHistogram,为本节重点内容;

JVM 跟踪类的加载与卸载的常用参数是使用 JVM 所必须的知识点,通篇皆为重点掌握内容,需要在理解的基础上并掌握参数的使用方法。

2. 示例代码准备

此处的示例代码,与上一节的示例代码相似,但是有重要的区别。详细区别请看 Tips 的内容。

实例:准备测试代码,创建一个 String 类型的 ArrayList,并在 list 中添加三个元素,分别是 “Hello”,“World”,“!!!”。

Tips:注意,此处的示例代码,并没有执行 gc 操作。上一节的内容是为了跟踪垃圾回收,所以需要手动调用 gc 方法而达到垃圾回收的效果。而此处我们讨论的是类的加载与卸载,此处无需进行手动垃圾回收。

public class TracingClassParamsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("Hello");
        list.add("World");
        list.add("!!!");
    }
}

3. -XX:+TraceClassLoading 参数

参数作用:-XX:+TraceClassLoading 参数是为了跟踪类的加载。

为了更好的理解并掌握 -XX:+TraceClassLoading 参数,我们通过如下步骤进行操作。

  • 步骤 1:在 VM Options 中配置参数 -XX:+TraceClassLoading 并保存;
  • 步骤 2:运行示例代码,观察执行结果。

结果验证:由于追踪的结果日志非常庞大,此处仅展示具有代表性的类的加载。全部的类加载日志,请学习者自行执行代码进行验证。

[Opened C:Program FilesJavajdk1.8.0_152jrelibrt.jar]
[Loaded java.lang.Object from C:Program FilesJavajdk1.8.0_152jrelibrt.jar]
[Loaded java.util.ArrayList$SubList from C:Program FilesJavajdk1.8.0_152jrelibrt.jar]
[Loaded java.util.ListIterator from C:Program FilesJavajdk1.8.0_152jrelibrt.jar]
[Loaded java.util.ArrayList$SubList$1 from C:Program FilesJavajdk1.8.0_152jrelibrt.jar]
[Loaded DemoMain.TracingClassParamsDemo from file:/D:/GIT-Repositories/GitLab/Demo/out/production/Demo/]
[Loaded java.lang.Class$MethodArray from C:Program FilesJavajdk1.8.0_152jrelibrt.jar]
[Loaded java.lang.Void from C:Program FilesJavajdk1.8.0_152jrelibrt.jar]
[Loaded java.lang.Shutdown from C:Program FilesJavajdk1.8.0_152jrelibrt.jar]
[Loaded java.lang.Shutdown$Lock from C:Program FilesJavajdk1.8.0_152jrelibrt.jar]

结果分析:我们来对类的加载日志进行分析。

  • 第一行:Opened rt.jar。打开 rt.jar,rt.jar 全称是 Runtime,该 jar 包含了所有支持 Java 运行的核心类库,是类加载的第一步;
  • 第二行:加载 java.lang.Object。Object 是所有对象的父类,是首要加载的类;
  • 第三、四、五行:加载了 ArrayList 的相关类,我们的示例代码中使用到了 ArrayList,因此需要对该类进行加载;
  • 第六行:加载我们的测试类 TracingClassParamsDemo ;
  • 第七行:加载 java.lang.Class 类,并加载类方法 MethodArray;
  • 第八行:加载 java.lang.Void 类,因为我们的 main 函数是 void 的返回值类型,所以需要加载此类;
  • 第九、十行:加载 java.lang.Shutdown 类, JVM 结束运行后,关闭 JVM 虚拟机。

从以上对日志的分析来看,JVM 对类的加载,不仅仅加载我们代码中使用的类,还需要加载各种支持 Java 运行的核心类。类加载的日志量非常庞大,此处仅仅对重点类的加载进行日志的解读,全部的类加载日志,请学习者自行执行代码进行验证。

4. -XX:+TraceClassUnloading 参数

参数作用:-XX:+TraceClassUnloading 参数是为了跟踪类的卸载。由于系统类加载器加载的类不会被卸载,并且只加载一次,所以普通项目很难获取到类卸载的日志。

此处我们先来看看,通过系统类加载器加载的类是否会被卸载。

为了更好的理解并掌握 -XX:+TraceClassUnloading 参数,我们通过如下步骤进行操作。

  • 步骤 1:在 VM Options 中配置参数 -XX:+TraceClassUnloading 并保存;
  • 步骤 2:运行示例代码,观察执行结果。

结果验证:未打印日志,未发生类的卸载。

引出问题:为什么看不到跟踪类卸载的日志呢?

上文提到了,由系统类加载器加载的类不能够被卸载。所以想要看到跟踪类卸载的日志,我们需要使用自定义的类加载器。通过自定义的类加载器加载的类,在类不可达的时候,会发生垃圾回收,并卸载该类。

一般情况下,开发过程中很少实现自定义的类加载器,除非有特殊的需求场景需要通过自定义的类加载器进行类的加载,因此此处对 -XX:+TraceClassUnloading 稍作了解即可。

5. -XX:+PrintClassHistogram 参数

参数作用:-XX:+PrintClassHistogram 参数是打印、查看系统中类的分布情况。

为了更好的理解并掌握 -XX:+PrintClassHistogram 参数,我们通过如下步骤进行操作。

  • 步骤 1:在 VM Options 中配置参数 -XX:+PrintClassHistogram 并保存;
  • 步骤 2:修改示例代码,在代码最后添加代码 Thread.sleep(99999999999L),确保 main 函数长时间不能结束执行(当然了,也可以使用 while (true) 语句,进行无限长时间循环来创造这种场景,可自行选择),以便于观察类的分布情况;
public class TracingClassParamsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("Hello");
        list.add("World");
        list.add("!!!");
        try {
            Thread.sleep(99999999999L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
  • 步骤 3:运行程序,观察日志输出;
  • 步骤 4:不中断 main 函数的运行,将鼠标指针移动到日志输出的 console 界面并单击鼠标左键,确保鼠标的实时位置在 console 界面。按下键盘 Ctrl+Break 键,观察日志输出。

结果验证:我们执行步骤 3 时,没有观察到日志的输出。当我们尝试步骤 4 时,获取到了日志输出如下图所示。
图片描述

结果分析: 这是系统中类的分布情况,那我们来看下日志中每列的表头部分代表的意思:

  • num:自增的序列号,只是为了标注行数,没有特殊的意义;
  • instances:实例数量,即类的数量;
  • bytes:实例所占子节数,即占据的内存空间大小;
  • class name:具体的实例。

我们取出第 3 条日志来进行下翻译:系统当前状态下,java.lang.String 类型的实例共有 2700 个,共占用空间大小为 64800 bytes。

6. 小结

图片描述
本小节的重点内容即,我们所讲述的三个常用的跟踪类的加载与卸载参数,学习者需要对这三个常用参数的意义,以及使用方式进行掌握。

需要特别注意第二个参数 -XX:+TraceClassUnloading,在后续讲解类加载器的时候,会实现自定义的类加载器,并使用该参数演示类的卸载。通篇皆为重点内容,需要认真对待,掌握本节要点内容。