在 JVM 虚拟机规范中有对 class 字节内容的顺序的一句话，多字节数据项总是按照 Big-Endian 的顺序进行存储,刚开始不太明白，只是根据规范解析了一下，具体的java 代码：

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public ClassReadCursor(String filePath, ClassParseInfo classParseInfo) {
	try {
		this.classParseInfo = classParseInfo;
		byte[] bytes = Files.readAllBytes(Paths.get(filePath));
		ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.wrap(bytes).order(ByteOrder.BIG_ENDIAN);
		this.dataInputStream = new DataInputStream(new ByteArrayInputStream(byteBuffer.array()));
	} catch (IOException e) {
		e.printStackTrace();
	}
	
}

最近又碰到的 oom 的问题，一直在尝试定位中，由于现实使用的 G1 的垃圾回收器。所以今天打算线上的排查历程和方案查询出来。

jvm 常用参数

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-Xmx1024m 最大堆内存
-Xms1024m 最小堆内存
-Xss256k  设置栈的大小。栈都是每个线程独有一个，所有一般都是几百k的大小。
-XX:MetaspaceSize=128m  元空间的大小
-XX:MaxMetaspaceSize=256m  最大元空间大小
-XX:MaxGCPauseMillis=200 设置每次年轻代垃圾回收的最长时间，如果无法满足此时间，JVM会自动调整年轻代大小，以满足此值
-XX:+UseG1GC 使用 G1 垃圾回收器
-XX:-OmitStackTraceInFastThrow 当一些异常在代码里某个特定位置被抛出很多次的话，HotSpot Server Compiler（C2）会用fast throw来优化这个抛出异常的地方。
-XX:MinHeapFreeRatio=30
-XX:MaxHeapFreeRatio=50
-XX:MaxDirectMemorySize=100M 直接内存大小
-XX:+PrintGCDetails 打印 GC 详细信息
-XX:+DisableExplicitGC 禁止显示GC

几个命令

在排查的过程中用到的下面几个命令

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jmap
pmap 命令
perf 命令
内存 RSS、VSZ的区别

出现 OOM 的问题，一般情况下来说，都是堆上面内存分配的太多，且无法回收，导致 JVM 的内存溢出。

1. jps 查看 java 运行时的 pid
2. jmap -heap pid 看下堆上各个区的占用的内存大小

3. jmap -histo pid 可以查看对应的类型的大小，或者使用 dump 成一个文件进行分析

   在对堆上的类型对象进行分析的时候，发现堆上的内存大小和回收的基本正常，实际使用的内存是大于堆上的内存， 这个时候我就开始怀疑是堆外内存的泄露的问题。

4. 使用 pmap -x pid | sort -n -k3 指令，看下占用内存的地址空间和大小

5. 前面的工具如果再无法定位问题的话，就只能使用 perf 命令，基本就两条语句
6. perf record -g -p pid 开启监控栈函数调用。运行一段时间后 Ctrl+C 结束，会生成一个文件 perf.data。

7. 执行perf report -i perf.data查看报告。

   根据查看的内容，定位到 zip 的内容，但是内容还是不大，也 review zip 相关代码，进行本地测试，均为发生 OOM 的现象。

8. 前面的几个办法都无法定位问题，只能使用最笨的办法，打印直接内存的大小。具体的代码如下：

        public BufferPoolMXBean getDirectBufferPoolMBean(){
            return ManagementFactory.getPlatformMXBeans(BufferPoolMXBean.class)
                    .stream()
                    .filter(e -> e.getName().equals("direct"))
                    .findFirst()
                    .orElseThrow(null);
        }
   
        public JavaNioAccess.BufferPool getNioBufferPool(){
            return SharedSecrets.getJavaNioAccess().getDirectBufferPool();
        }
   
        /**
            * -XX:MaxDirectMemorySize=60M
            */
        @Test
        public void testGetMaxDirectMemory(){
            ByteBuffer.allocateDirect(25*1024*1024);
            System.out.println(Runtime.getRuntime().maxMemory() / 1024.0 / 1024.0);
            System.out.println(VM.maxDirectMemory() / 1024.0 / 1024.0);
            System.out.println(getDirectBufferPoolMBean().getTotalCapacity() / 1024.0 / 1024.0);
            System.out.println(getNioBufferPool().getTotalCapacity() / 1024.0 / 1024.0);
        }
   

G1 回收器的特点

模拟JVM指令的运行

模拟JVM的运行，需要有两个个方面的知识准备

1. JVM的结构
2. 字节码的含义

JVM的结构

对于JVM的结构，在很多地方都有描述，此处不再赘述，具体结构如下：

方法区

重点说下方法区，方法区有两个实现

1. 永久代（1.7以前），永久代分配到堆上
2. 元空间（1.8），元空间在直接内存上面（分配的快，回收的慢，元空间加载后不会被回收）

Jvm 如何确定方法的参数的个数

找到 Method 的 DescriptionIndex 的属性，找到对应的描述，例如：

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public class AddMain {
	public static void main(String[] args) {
		
		int c = add(100,200);
		System.out.println(c);
	}
	
	private static int add(int a, int b) {
		return a + b;
	}
}

这个例子中的 java 代码，add 方法对应的代码是 (II)I,最后一个 I 代表返回值，这个代表两个整型的参数.

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private static int add(int a, int b,String c,boolean d) {
	return a + b;
}

​ 同样，(IILjava/lang/String;Z)I 代表有4个参数，字符串的表示是：Ljava/lang/String;，解析比较特殊。

java的运行过程

在运行一段 java 代码的时候需要经过编译,验证,加载和运行,具体如下图：

对于 Java 源码变成字节码的编译过程，我们暂且跳过不讨论。

想弄清楚 java 代码的运行原理，其实本质就是 java 字节码如何被 jvm 执行。

下面我们就从两个方面去认识字节码：

1. 字节码是什么？
2. 字节码如何被执行的？

我们先写一个简单的 java 程序：

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public class AddMain {
	public static void main(String[] args) {
		int a=1;
		int b=2;
		int c=a+b;
		System.out.println(c);
	}
}

在学习的JVM的时候，最重要的是认识JVM的指令，JVM指令很多，为了方便记忆，可以根据前缀和功能进行分类：

例如：nop指令代表是一个空指令，JVM收到指令后，什么都不用做，等待下一个指令。

const把数据推至栈顶

const的范围从0x01—0x0f，负责把数据推送到栈顶。例如：iconst_0负责吧整型的0推送到栈顶。 fconst_0负责把float的0推送到栈顶。const可以分为以下几种类型：

iconst_:把int推送栈顶
fconst_:推送float类型栈顶
lconst_:推送long到栈顶
dconst_:提送double至栈顶

上述的为简写的前缀，后续可以跟参数，例如：iconst_0,iconst_1分别代表推送0和1至栈顶。

push常量到栈顶