深入解析jmap命令的工作原理与实现机制
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当服务发生GC问题时,一般会使用jmap工具进行分析,jmap工具很强大,所以有必要了解它的方方面面。
jmap可以做什么?
1、jmap -histo[:live] <pid>
通过histo选项,打印当前java堆中各个对象的数量、大小。
如果添加了live,只会打印活跃的对象。
2、jmap -dump:[live,]format=b,file=<filename> <pid>
通过-dump选项,把java堆中的对象dump到本地文件,然后使用MAT进行分析。
如果添加了live,只会dump活跃的对象。
3、jmap -heap <pid>
通过-heap选项,打印java堆的配置情况和使用情况,还有使用的GC算法。
4、jmap -finalizerinfo <pid>
通过-finalizerinfo选项,打印那些正在等待执行finalize方法的对象。
5、jmap -permstat <pid>
通过-permstat选项,打印java堆永久代的信息,包括class loader相关的信息,和interned Strings的信息。
jmap实现原理
通过jmap和jvm之间进行通信,有两种实现方式:attach 和 SA。
attach
attach方式,简单来说就是客户端和服务端之间的通信,客户端发送请求,主要逻辑在服务端执行,jmap相当于客户端,JVM相当于服务端。
在JVM中,有一个叫"Attach Listener"的线程,专门负责监听attach的请求,并执行对应的操作。
比如现在执行"jmap -histo:live 5409",一步一步的实现如下:
1、在Jmap.java类的main函数中,对参数进行解析。
2、解析出来参数中有“-histo:live”,则执行histo方法:
attach方法建立了jmap进程和JVM之间的socket连接,建立过程可以查看笨神的文章JVM Attach机制实现,后续基于该连接进行通信。
因为命令行中添加了[:live]选项,这里的live参数是true。
再看看heapHisto方法
executeCommand方法基于之前的socket连接向JVM发送了一条"inspectheap"命令,当然了,还有参数。
虚拟机的"Attach Listener"线程当发现有新的命令时,就拿出来处理它。
命令和具体的函数对应关系如下:
和"inspectheap"对应的是heap_inspection方法,实现如下:
live_objects_only的值取决于请求中是否有"-live",再jmap中,取决于是否有":live",所以不管是不是添加了":live",都会有STW过程,时间长短而已。
在VM_GC_HeapInspection的doit方法中
_full_gc的值就是live_objects_only,如果为true,可能会执行一次full gc,清空非活跃的对象,但是可能会因为GC locker,导致跳过本次的GC。
"jmap -dump"实现的原理和"jmap -histo"类似,都是通过attach的方式实现,
attach API的实现方式是:
1、客户端连接到目标JVM,向其发出一个类似“inspectheap”命令;
2、目标JVM接收到命令,执行JVM内相关函数,将收集到的结果以文本形式返回;
3、客户端接收到返回的文本并将其显示出来;
SA
假如执行"jmap -heap 5409",就不会使用attach方式实现了。
在参数解析中,如果参数是"-heap|-heap:format=b|-permstat|-finalizerinfo"中的一种,或者添加了"-F",比如"jmap -histo -F 5409",则使用SA的方式。
SA方式,和attach方式不同的是,相关的主要逻辑都在SA中实现,从JVM中获取数据即可。
可以大概看下"jmap -heap"的实现,对应的实现类是"HeapSummary",内部通过BugSpotAgent工具类attach到目标VM,更具体的底层细节,可以参考HotSpot Serviceability Agent 实现浅析
执行jmap -heap有些时候可能会导致进程变T,一般是有一个线程在等信号量,这时会block住其它所有线程,可以执行kill -CONT <pid>进行恢复,不过还是强烈建议别执行这个命令。
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windows下进程间通信的(13种方法)-摘 要 本文讨论了进程间通信与应用程序间通信的含义及相应的实现技术,并对这些技术的原理、特性等进行了深入的分析和比较。 ---- 关键词 信号 管道 消息队列 共享存储段 信号灯 远程过程调用 Socket套接字 MQSeries 1 引言 ---- 进程间通信的主要目的是实现同一计算机系统内部的相互协作的进程之间的数据共享与信息交换,由于这些进程处于同一软件和硬件环境下,利用操作系统提供的的编程接口,用户可以方便地在程序中实现这种通信;应用程序间通信的主要目的是实现不同计算机系统中的相互协作的应用程序之间的数据共享与信息交换,由于应用程序分别运行在不同计算机系统中,它们之间要通过网络之间的协议才能实现数据共享与信息交换。进程间通信和应用程序间通信及相应的实现技术有许多相同之处,也各有自己的特色。即使是同一类型的通信也有多种的实现方法,以适应不同情况的需要。 ---- 为了充分认识和掌握这两种通信及相应的实现技术,本文将就以下几个方面对这两种通信进行深入的讨论:问题的由来、解决问题的策略和方法、每种方法的工作原理和实现、每种实现方法的特点和适用的范围等。 2 进程间的通信及其实现技术 ---- 用户提交给计算机的任务最终都是通过一个个的进程来完成的。在一组并发进程中的任何两个进程之间,如果都不存在公共变量,则称该组进程为不相交的。在不相交的进程组中,每个进程都独立于其它进程,它的运行环境与顺序程序一样,而且它的运行环境也不为别的进程所改变。运行的结果是确定的,不会发生与时间相关的错误。 ---- 但是,在实际中,并发进程的各个进程之间并不是完全互相独立的,它们之间往往存在着相互制约的关系。进程之间的相互制约关系表现为两种方式: ---- (1) 间接相互制约:共享CPU ---- (2) 直接相互制约:竞争和协作 ---- 竞争——进程对共享资源的竞争。为保证进程互斥地访问共享资源,各进程必须互斥地进入各自的临界段。 ---- 协作——进程之间交换数据。为完成一个共同任务而同时运行的一组进程称为同组进程,它们之间必须交换数据,以达到协作完成任务的目的,交换数据可以通知对方可以做某事或者委托对方做某事。 ---- 共享CPU问题由操作系统的进程调度来实现,进程间的竞争和协作由进程间的通信来完成。进程间的通信一般由操作系统提供编程接口,由程序员在程序中实现。UNIX在这个方面可以说最具特色,它提供了一整套进程间的数据共享与信息交换的处理方法——进程通信机制(IPC)。因此,我们就以UNIX为例来分析进程间通信的各种实现技术。 ---- 在UNIX中,文件(File)、信号(Signal)、无名管道(Unnamed Pipes)、有名管道(FIFOs)是传统IPC功能;新的IPC功能包括消息队列(Message queues)、共享存储段(Shared memory segment)和信号灯(Semapores)。 ---- (1) 信号 ---- 信号机制是UNIX为进程中断处理而设置的。它只是一组预定义的值,因此不能用于信息交换,仅用于进程中断控制。例如在发生浮点错、非法内存访问、执行无效指令、某些按键(如ctrl-c、del等)等都会产生一个信号,操作系统就会调用有关的系统调用或用户定义的处理过程来处理。 ---- 信号处理的系统调用是signal,调用形式是: ---- signal(signalno,action) ---- 其中,signalno是规定信号编号的值,action指明当特定的信号发生时所执行的动作。 ---- (2) 无名管道和有名管道 ---- 无名管道实际上是内存中的一个临时存储区,它由系统安全控制,并且独立于创建它的进程的内存区。管道对数据采用先进先出方式管理,并严格按顺序操作,例如不能对管道进行搜索,管道中的信息只能读一次。 ---- 无名管道只能用于两个相互协作的进程之间的通信,并且访问无名管道的进程必须有共同的祖先。 ---- 系统提供了许多标准管道库函数,如: pipe——打开一个可以读写的管道; close——关闭相应的管道; read——从管道中读取字符; write——向管道中写入字符; ---- 有名管道的操作和无名管道类似,不同的地方在于使用有名管道的进程不需要具有共同的祖先,其它进程,只要知道该管道的名字,就可以访问它。管道非常适合进程之间快速交换信息。 ---- (3) 消息队列(MQ) ---- 消息队列是内存中独立于生成它的进程的一段存储区,一旦创建消息队列,任何进程,只要具有正确的的访问权限,都可以访问消息队列,消息队列非常适合于在进程间交换短信息。 ---- 消息队列的每条消息由类型编号来分类,这样接收进程可以选择读取特定的消息类型——这一点与管道不同。消息队列在创建后将一直存在,直到使用msgctl系统调用或iqcrm -q命令删除它为止。 ---- 系统提供了许多有关创建、使用和管理消息队列的系统调用,如: ---- int msgget(key,flag)——创建一个具有flag权限的MQ及其相应的结构,并返回一个唯一的正整数msqid(MQ的标识符); ---- int msgsnd(msqid,msgp,msgsz,msgtyp,flag)——向队列中发送信息; ---- int msgrcv(msqid,cmd,buf)——从队列中接收信息; ---- int msgctl(msqid,cmd,buf)——对MQ的控制操作; ---- (4) 共享存储段(SM) ---- 共享存储段是主存的一部分,它由一个或多个独立的进程共享。各进程的数据段与共享存储段相关联,对每个进程来说,共享存储段有不同的虚拟地址。系统提供的有关SM的系统调用有: ---- int shmget(key,size,flag)——创建大小为size的SM段,其相应的数据结构名为key,并返回共享内存区的标识符shmid; ---- char shmat(shmid,address,flag)——将当前进程数据段的地址赋给shmget所返回的名为shmid的SM段; ---- int shmdr(address)——从进程地址空间删除SM段; ---- int shmctl (shmid,cmd,buf)——对SM的控制操作; ---- SM的大小只受主存限制,SM段的访问及进程间的信息交换可以通过同步读写来完成。同步通常由信号灯来实现。SM非常适合进程之间大量数据的共享。 ---- (5) 信号灯 ---- 在UNIX中,信号灯是一组进程共享的数据结构,当几个进程竞争同一资源时(文件、共享内存或消息队列等),它们的操作便由信号灯来同步,以防止互相干扰。 ---- 信号灯保证了某一时刻只有一个进程访问某一临界资源,所有请求该资源的其它进程都将被挂起,一旦该资源得到释放,系统才允许其它进程访问该资源。信号灯通常配对使用,以便实现资源的加锁和解锁。 ---- 进程间通信的实现技术的特点是:操作系统提供实现机制和编程接口,由用户在程序中实现,保证进程间可以进行快速的信息交换和大量数据的共享。但是,上述方式主要适合在同一台计算机系统内部的进程之间的通信。 3 应用程序间的通信及其实现技术 ---- 同进程之间的相互制约一样,不同的应用程序之间也存在竞争和协作的关系。UNIX操作系统也提供一些可用于应用程序之间实现数据共享与信息交换的编程接口,程序员可以通过自己编程来实现。如远程过程调用和基于TCP/IP协议的套接字(Socket)编程。但是,相对普通程序员来说,它们涉及的技术比较深,编程也比较复杂,实现起来困难较大。 ---- 于是,一种新的技术应运而生——通过将有关通信的细节完全掩盖在某个独立软件内部,即底层的通讯工作和相应的维护管理工作由该软件内部来实现,用户只需要将通信任务提交给该软件去完成,而不必理会它的具体工作过程——这就是所谓的中间件技术。 ---- 我们在这里分别讨论这三种常用的应用程序间通信的实现技术——远程过程调用、会话编程技术和MQSeries消息队列技术。其中远程过程调用和会话编程属于比较低级的方式,程序员参与的程度较深,而MQSeries消息队列则属于比较高级的方式,即中间件方式,程序员参与的程度较浅。 ---- 4.1 远程过程调用(RPC)
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