JVM 參數(shù)：跟蹤類的加載與卸載

1. 前言

本節(jié)內(nèi)容主要是學(xué)習(xí)， JVM 跟蹤類的加載與卸載的常用參數(shù)配置，這是工作中跟蹤類的加載與卸載情況時(shí) JVM 中最常用的參數(shù)配置。本節(jié)主要知識(shí)點(diǎn)如下：

• 理解并掌握跟蹤類的加載與卸載的參數(shù) -XX:+TraceClassLoading，為本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容；
• 理解并掌握跟蹤類的加載與卸載的參數(shù) -XX:+TraceClassUnloading，為本節(jié)了解內(nèi)容，非重點(diǎn)知識(shí)；
• 理解并掌握跟蹤類的加載與卸載的參數(shù) -XX:+PrintClassHistogram，為本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容；

JVM 跟蹤類的加載與卸載的常用參數(shù)是使用 JVM 所必須的知識(shí)點(diǎn)，通篇皆為重點(diǎn)掌握內(nèi)容，需要在理解的基礎(chǔ)上并掌握參數(shù)的使用方法。

2. 示例代碼準(zhǔn)備

此處的示例代碼，與上一節(jié)的示例代碼相似，但是有重要的區(qū)別。詳細(xì)區(qū)別請(qǐng)看 Tips 的內(nèi)容。

實(shí)例：準(zhǔn)備測(cè)試代碼，創(chuàng)建一個(gè) String 類型的 ArrayList，并在 list 中添加三個(gè)元素，分別是 “Hello”，“World”，“?。?！”。

Tips：注意，此處的示例代碼，并沒有執(zhí)行 gc 操作。上一節(jié)的內(nèi)容是為了跟蹤垃圾回收，所以需要手動(dòng)調(diào)用 gc 方法而達(dá)到垃圾回收的效果。而此處我們討論的是類的加載與卸載，此處無需進(jìn)行手動(dòng)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 參數(shù)

參數(shù)作用：-XX:+TraceClassLoading 參數(shù)是為了跟蹤類的加載。

為了更好的理解并掌握 -XX:+TraceClassLoading 參數(shù)，我們通過如下步驟進(jìn)行操作。

• 步驟 1：在 VM Options 中配置參數(shù) -XX:+TraceClassLoading 并保存；
• 步驟 2：運(yùn)行示例代碼，觀察執(zhí)行結(jié)果。

結(jié)果驗(yàn)證：由于追蹤的結(jié)果日志非常龐大，此處僅展示具有代表性的類的加載。全部的類加載日志，請(qǐng)學(xué)習(xí)者自行執(zhí)行代碼進(jìn)行驗(yàn)證。

[Opened C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.lang.Object from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.ArrayList$SubList from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.ListIterator from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.ArrayList$SubList$1 from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar]
[Loaded DemoMain.TracingClassParamsDemo from file:/D:/GIT-Repositories/GitLab/Demo/out/production/Demo/]
[Loaded java.lang.Class$MethodArray from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.lang.Void from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.lang.Shutdown from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.lang.Shutdown$Lock from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar]

結(jié)果分析：我們來對(duì)類的加載日志進(jìn)行分析。

• 第一行：Opened rt.jar。打開 rt.jar，rt.jar 全稱是 Runtime，該 jar 包含了所有支持 Java 運(yùn)行的核心類庫，是類加載的第一步；
• 第二行：加載 java.lang.Object。Object 是所有對(duì)象的父類，是首要加載的類；
• 第三、四、五行：加載了 ArrayList 的相關(guān)類，我們的示例代碼中使用到了 ArrayList，因此需要對(duì)該類進(jìn)行加載；
• 第六行：加載我們的測(cè)試類 TracingClassParamsDemo ；
• 第七行：加載 java.lang.Class 類，并加載類方法 MethodArray；
• 第八行：加載 java.lang.Void 類，因?yàn)槲覀兊?main 函數(shù)是 void 的返回值類型，所以需要加載此類；
• 第九、十行：加載 java.lang.Shutdown 類， JVM 結(jié)束運(yùn)行后，關(guān)閉 JVM 虛擬機(jī)。

從以上對(duì)日志的分析來看，JVM 對(duì)類的加載，不僅僅加載我們代碼中使用的類，還需要加載各種支持 Java 運(yùn)行的核心類。類加載的日志量非常龐大，此處僅僅對(duì)重點(diǎn)類的加載進(jìn)行日志的解讀，全部的類加載日志，請(qǐng)學(xué)習(xí)者自行執(zhí)行代碼進(jìn)行驗(yàn)證。

4. -XX:+TraceClassUnloading 參數(shù)

參數(shù)作用：-XX:+TraceClassUnloading 參數(shù)是為了跟蹤類的卸載。由于系統(tǒng)類加載器加載的類不會(huì)被卸載，并且只加載一次，所以普通項(xiàng)目很難獲取到類卸載的日志。

此處我們先來看看，通過系統(tǒng)類加載器加載的類是否會(huì)被卸載。

為了更好的理解并掌握 -XX:+TraceClassUnloading 參數(shù)，我們通過如下步驟進(jìn)行操作。

• 步驟 1：在 VM Options 中配置參數(shù) -XX:+TraceClassUnloading 并保存；
• 步驟 2：運(yùn)行示例代碼，觀察執(zhí)行結(jié)果。

結(jié)果驗(yàn)證：未打印日志，未發(fā)生類的卸載。

引出問題：為什么看不到跟蹤類卸載的日志呢？

上文提到了，由系統(tǒng)類加載器加載的類不能夠被卸載。所以想要看到跟蹤類卸載的日志，我們需要使用自定義的類加載器。通過自定義的類加載器加載的類，在類不可達(dá)的時(shí)候，會(huì)發(fā)生垃圾回收，并卸載該類。

一般情況下，開發(fā)過程中很少實(shí)現(xiàn)自定義的類加載器，除非有特殊的需求場景需要通過自定義的類加載器進(jìn)行類的加載，因此此處對(duì) -XX:+TraceClassUnloading 稍作了解即可。

5. -XX:+PrintClassHistogram 參數(shù)

參數(shù)作用：-XX:+PrintClassHistogram 參數(shù)是打印、查看系統(tǒng)中類的分布情況。

為了更好的理解并掌握 -XX:+PrintClassHistogram 參數(shù)，我們通過如下步驟進(jìn)行操作。

• 步驟 1：在 VM Options 中配置參數(shù) -XX:+PrintClassHistogram 并保存；
• 步驟 2：修改示例代碼，在代碼最后添加代碼 Thread.sleep(99999999999L)，確保 main 函數(shù)長時(shí)間不能結(jié)束執(zhí)行（當(dāng)然了，也可以使用 while (true) 語句，進(jìn)行無限長時(shí)間循環(huán)來創(chuàng)造這種場景，可自行選擇），以便于觀察類的分布情況；

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();
        }
    }
}

• 步驟 3：運(yùn)行程序，觀察日志輸出；
• 步驟 4：不中斷 main 函數(shù)的運(yùn)行，將鼠標(biāo)指針移動(dòng)到日志輸出的 console 界面并單擊鼠標(biāo)左鍵，確保鼠標(biāo)的實(shí)時(shí)位置在 console 界面。按下鍵盤 Ctrl+Break 鍵，觀察日志輸出。

結(jié)果驗(yàn)證：我們執(zhí)行步驟 3 時(shí)，沒有觀察到日志的輸出。當(dāng)我們嘗試步驟 4 時(shí)，獲取到了日志輸出如下圖所示。

結(jié)果分析： 這是系統(tǒng)中類的分布情況，那我們來看下日志中每列的表頭部分代表的意思：

• num：自增的序列號(hào)，只是為了標(biāo)注行數(shù)，沒有特殊的意義；
• instances：實(shí)例數(shù)量，即類的數(shù)量；
• bytes：實(shí)例所占子節(jié)數(shù)，即占據(jù)的內(nèi)存空間大小；
• class name：具體的實(shí)例。

我們?nèi)〕龅?3 條日志來進(jìn)行下翻譯：系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)下，java.lang.String 類型的實(shí)例共有 2700 個(gè)，共占用空間大小為 64800 bytes。

6. 小結(jié)

本小節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容即，我們所講述的三個(gè)常用的跟蹤類的加載與卸載參數(shù)，學(xué)習(xí)者需要對(duì)這三個(gè)常用參數(shù)的意義，以及使用方式進(jìn)行掌握。

需要特別注意第二個(gè)參數(shù) -XX:+TraceClassUnloading，在后續(xù)講解類加載器的時(shí)候，會(huì)實(shí)現(xiàn)自定義的類加載器，并使用該參數(shù)演示類的卸載。通篇皆為重點(diǎn)內(nèi)容，需要認(rèn)真對(duì)待，掌握本節(jié)要點(diǎn)內(nèi)容。