JVM のいろはにほ #javajo

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JVMのいろはにほ

久保田祐史日本電信電話株式会社

OSS センタ

-私はこうやってJVMが好きになった話-

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•本スライドで示されている見解は私個人のものであり、所属組織の見解を反映したものではありません

•講義(口頭での補足)前提の資料のため、本資料だけでは解り辛い箇所があります

Disclaimer


•ざっくばらんと話します

•極力、正確を期していますが、簡易化のために(問題ない範囲で)

正確ではない部分もあります

•ここでの JVM = HotSpot VM

•いわゆる OpenJDK/Oracle JDK

•JVM 自体は他にも色々あります

注意事項


•解らないことがあったら講師を止めまてください

•手を挙げる

•Tweet で呼びかける(#javajo)

•よこなさんに目配せをする

注意事項 (当日)


•自己紹介

•JVM ってなに？

•JVM の主要機能

•コードの実行

•メモリの管理

•HeapStats

目次


•久保田祐史 (KUBOTA Yuji)

•@sugarlife

•Java 歴 6 年？

•入社してから Java を学んだ

•約 2 年ぐらい前から OpenJDK を読み始めた

自己紹介


自己紹介

都内のほどほどのお値段のスイーツ情報募集中


•自己紹介





•HeapStats コマーシャル

目次


•JVM の出番はどこ？

•ソースコードを書く

•Duke.java

•ソースコードをコンパイルする

•javac Duke.java

•実行する

•java Duke

Java の動かし方


•Java 仮想マシン (Virtual Machine)

•Java バイトコードの実行環境

•書いたコードがどこでも動く

JVM とは

Windows Linux OS

Windows用JVM

Linux用JVM

各OS用JVM

Java バイトコード

ソースコードコンパイル(javac)


•コードの実行•新しい型の検索、ロード、検証(クラスローダ)

•メソッドの要求する命令・計算の実行(インタプリタ、JITコンパイラ)

•メモリの管理•コードの代わりにメモリ管理

JVM の主な機能


JVM の機能イメージ

static void main(String.. args){ Duke duke = new Duke();

}

このメソッドを実行してあげないとダメ

このクラスを理解してあげないとダメ

これらを全部メモリ上に配置してやらないとダメ

※実際はバイトコード等


寄り道：JVM？JDK？JRE？


•JDK を導入すれば OK

寄り道：JVM と JRE と JDK

JVMクラス

ライブラリ(rt.jar)

JRE (Java Runtime Environment)

開発ツール( javac 等)

JDK (Java Development Tools)

最小限しか入れたくない場合は JRE だが、トラブルシューティングに必要なツールも入ってるので、JDK を導入したほうが良い


•自己紹介





•HeapStats

目次


•クラスローダ

•クラスファイル (*.class) を動的にメモリ上にロードする機能

•必要になった時にロードする

•コアクラスライブラリ等は起動時に読み込まれる

•クラスローダは複数種類ある

•親子関係を持つ

JVM の機能：コードの実行


•インタプリタ•バイトコードを逐次解釈しながら実行する機能

•JITコンパイラ (Just-In-Time)

•実行時に機械語へ変換して高速化を図る機能

•実行回数が規定値を超えたメソッドのみをJITコンパイルする



•イメージ


クラスローダ

メモリ空間(※)

JIT コンパイラ

システム (OS)

マシン語

クラスファイル

インタプリタ

バイトコード

ソースコード

コンパイル (javac)

特定条件で

※:実際はクラスローダ等もメモリ空間に存在する


•初心者の時点ではほぼない

•全体図をイメージできたらgood

•詳細を意識し始める時期

•NoClassDefFoundError

•該当クラスがクラスパスにあるのに発生したら、クラスローダの仕組みを理解すべき時期

•日本語の参考資料:IBM, @ashigeru

開発者が意識すべきポイントは?

http://www.ibm.com/developerworks/jp/websphere/library/java/j2ee_classloader/index.html

http://www.slideshare.net/ashigeru/classloader


•詳細を意識し始める時期(続)

•ソース変えずにデバッグしたい

•バイトコードインジェクションという手段がある。例：byteman

•JITコンパイル方法を知りたい

•Java Day Tokyo 2014 の資料が手始めに良い

•知りたくなる時期はたぶん来ない


http://byteman.jboss.org/

http://otndnld.oracle.co.jp/ondemand/javaday2014/pdf/C2-JavaDay-304328.pdf


•自己紹介





•HeapStats

目次


•Java のメモリ構造

JVM の機能：メモリの管理

ヒープ(Heap)

C ヒープ(C heap)

Java アプリが使うところ

主に JVM が使うところ

非ヒープ(Non Heap)

まとめてヒープと呼ぶ場合もある


ヒープHeap

•ヒープ


非ヒープNon Heap


•ヒープ:世代分け (Generation)


Young 世代Tenured 世代

(Old 世代)

JDK7 以前はPermanent 世代

JDK8 以降は世代なし


•ヒープ:領域分け (Space)


Old

JDK7以前：Permanent

JDK8以降：Metaspace

Eden

Survivor

0

Survivor

1

Young 世代 Tenured(Old) 世代


•なぜヒープを分けているの？

•複数の GC を利用するため

•GC = ガベージコレクション。不要なメモリを回収する機能

•複数の GC = 世代別 GC と呼ぶ

•なぜ複数必要なの？

•可能な限りアプリケーション停止時間を短くするための工夫



•各 GC の担当範囲


Young 世代 Tenured(Old)世代 Non Heap

Minor GC 担当 Major GC 担当(※)

※：Javaオプションや状況によって範囲が異なります


•メモリ周りのエラー

•早い話が OutOfMemoryError

•原因をどうやって確認するか

•メモリリーク？

•メモリ不足？

•それ以外(バグ)？



•OOME も色々ある


「slideshare oome」で検索。http://www.slideshare.net/Yuj

iKubota/javalangoutofmemor

yerror-java

http://www.slideshare.net/YujiKubota/javalangoutofmemoryerror-java




•OutOfMemoryError:message

•ログ (message) をまず確認する

•ヒープなら、リークか不足か

•ヒープ使用量をグラフ化して確認

OOME 原因の確認方法


•ヒープ使用量のグラフ化方法

•GC ログをGCViewer でグラフ化

•Used Heap (青線) の動きを見る

•GC ログは以下のオプションを追加して収集する

•-Xloggc:<path_to_file>

•-XX:+PrintGCDetails

•-XX:+PrintGCDateStamps

OOME 原因の確認方法

https://github.com/chewiebug/GCViewer


•Concurrent Mark-Sweep の場合

GCって?

http://www.slideshare.net/YujiKubota/concu

rrent-marksweep-garbage-collection

http://www.slideshare.net/YujiKubota/concurrent-marksweep-garbage-collection




•自己紹介





•HeapStats

目次


詳細は JJUG CCC 2015 Spring で！※: #javajo では説明しました

http://www.java-users.jp/?page_id=1661#M-3

Technology

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