本文是引用https://club.perfma.com/article/2261053
有人问了个小问题,说:
public class Test {
static Test2 t1 = new Test2();
Test2 t2 = new Test2();
public void fn() {
Test2 t3 = new Test2();
}
}
class Test2 {
}
这个程序的t1、t2、t3三个变量本身(而不是这三个变量所指向的对象)到底在哪里。
TL;DR版回答是:
不过就这么简单的回答大家都会,满足不了对JVM的实现感兴趣的同学们的好奇心。说到底,这“方法区”到底是啥?Java堆在哪里?Java线程的调用栈又是啥样的?
那就让我们跑点例子,借助调试器来看看在一个实际运行中的JVM里是啥状况。
(下文中代码也传了一份到https://gist.github.com/rednaxelafx/5392451)
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写个启动类来跑上面问题中的代码:
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Test test = new Test();
test.fn();
}
}
(编译这个Main.java和上面的Test.java时最好加上-g参数生成LocalVariableTable等调试信息,以便后面某些情况下可以用到)
接下来如无特别说明本文将使用Windows 7 64-bit, Oracle JDK 1.7.0_09 Server VM, Serial GC的环境中运行所有例子。
之前在GreenTeaJUG在杭州的活动演示Serviceability Agent的时候也讲到过这是个非常便于探索HotSpot VM内部实现的API,而HSDB则是在SA基础上包装起来的一个调试器。这次我们就用HSDB来做实验。
SA的一个限制是它只实现了调试snapshot的功能:要么要让被调试的目标进程完全暂停,要么就调试core dump。所以我们在用HSDB做实验前,得先让我们的Java程序运行到我们关注的点上才行。
理想情况下我们会希望让这Java程序停在Test.java的第6行,也就是Test.fn()中t3局部变量已经进入作用域,而该方法又尚未返回的地方。怎样才能停在这里呢?
其实用个Java层的调试器即可。大家平时可能习惯了在Eclipse、IntelliJ IDEA、NetBeans等Java IDE里使用Java层调试器,但为了减少对外部工具的依赖,本文将使用Oracle JDK自带的jdb工具来完成此任务。
jdb跟上面列举的IDE里包含的调试器底下依赖着同一套调试API,也就是Java Platform Debugger Architecture (JPDA)。功能也类似,只是界面是命令行的,表明上看起来不太一样而已。
为了方便后续步骤,启动jdb的时候可以设定让目标Java程序使用serial GC和10MB的Java heap。
启动jdb之后可以用stop in命令在指定的Java方法入口处设置断点,
然后用run命令指定主类名称来启动Java程序,
等跑到断点看看位置是否已经到满足需求,还没到的话可以用step、next之类的命令来向前进。
对jdb命令不熟悉的同学可以在启动jdb之后使用help命令来查看命令列表和说明。
具体步骤如下:
设置参数 -XX:+UseSerialGC -Xmx10m -XX:-UseCompressedOops
D:\test>jdb -XX:+UseSerialGC -Xmx10m
Initializing jdb ...
> stop in Test.fn
Deferring breakpoint Test.fn.
It will be set after the class is loaded.
> run Main
run Main
Set uncaught java.lang.Throwable
Set deferred uncaught java.lang.Throwable
>
VM Started: Set deferred breakpoint Test.fn
Breakpoint hit: "thread=main", Test.fn(), line=5 bci=0
5 Test2 t3 = new Test2();
main[1] next
Step completed: > "thread=main", Test.fn(), line=6 bci=8
6 }
main[1]
按照上述步骤执行完最后一个next命令之后,我们就来到了最初想要的Test.java的第6行,也就是Test.fn()返回前的位置。
接下来把这个jdb窗口放一边,另开一个命令行窗口用jps命令看看我们要调试的Java进程的pid是多少:
D:\test>jps
4328 Main
9064 Jps
7716 TTY
可以看到是4328。把这个pid记下来待会儿用。
然后启动HSDB:
D:\test>java -cp .;%JAVA_HOME%/lib/sa-jdi.jar sun.jvm.hotspot.HSDB
(要留意Linux和Solaris在Oracle/Sun JDK6就可以使用HSDB了,但Windows上要到Oracle JDK7才可以用HSDB)
启动HSDB之后,把它连接到目标进程上。从菜单里选择File -> Attach to HotSpot process:
在弹出的对话框里输入刚才记下的pid然后按OK:
这会儿就连接到目标进程了:
刚开始打开的窗口是Java Threads,里面有个线程列表。双击代表线程的行会打开一个Oop Inspector窗口显示HotSpot VM里记录线程的一些基本信息的C++对象的内容。
不过这里我们更可能会关心的是线程栈的内存数据。先选择main线程,然后点击Java Threads窗口里的工具栏按钮从左数第2个可以打开Stack Memory窗口来显示main线程的栈:
Stack Memory窗口的内容有三栏:
左起第1栏是内存地址,请让我提醒一下本文里提到“内存地址”的地方都是指虚拟内存意义上的地址,不是“物理内存地址”,请不要弄混了这俩概念;
第2栏是该地址上存的数据,以字宽为单位,本文例子中我是在Windows 7 64-bit上跑64位的JDK7的HotSpot VM,字宽是64位(8字节);
第3栏是对数据的注释,竖线表示范围,横线或斜线连接范围与注释文字。
现在看不懂这个窗口里的数据没关系,先放一边,后面再回过头来看。
现在让我们打开HSDB里的控制台,以便用命令来了解更多信息。
在菜单里选择Windows -> Console:
然后会得到一个空白的Command Line窗口。在里面敲一下回车就会出现hsdb>提示符。
(用过CLHSDB的同学可能会发现这就是把CLHSDB嵌入在了HSDB的图形界面里)
不知道有什么命令可用的同学可以先用help命令看看命令列表。
可以用universe命令来查看GC堆的地址范围和使用情况:
hsdb> universe
Heap Parameters:
Gen 0: eden [0x00000000fa400000,0x00000000fa4aad68,0x00000000fa6b0000) space capacity = 2818048, 24.831088753633722 used
from [0x00000000fa6b0000,0x00000000fa6b0000,0x00000000fa700000) space capacity = 327680, 0.0 used
to [0x00000000fa700000,0x00000000fa700000,0x00000000fa750000) space capacity = 327680, 0.0 usedInvocations: 0
Gen 1: old [0x00000000fa750000,0x00000000fa750000,0x00000000fae00000) space capacity = 7012352, 0.0 usedInvocations: 0
perm [0x00000000fae00000,0x00000000fb078898,0x00000000fc2c0000) space capacity = 21757952, 11.90770160721009 usedInvocations: 0
这里用的是HotSpot VM的serial GC。GC堆由young gen = DefNewGeneration(包括eden和两个survivor space)、old gen = TenuredGeneration和perm gen = PermGen构成。
其中young gen和old gen构成了这种配置下HotSpot VM里的Java堆(Java heap),而perm gen不属于Java heap的一部分,它存储的主要是元数据或者叫反射信息,主要用于实现JVM规范里的“方法区”概念。
在我们的Java代码里,执行到Test.fn()末尾为止应该创建了3个Test2的实例。它们必然在GC堆里,但都在哪里呢?用scanoops命令来看:
hsdb> scanoops 0x00000000fa400000 0x00000000fc2c0000 Test2
0x00000000fa49a710 Test2
0x00000000fa49a730 Test2
0x00000000fa49a740 Test2
scanoops接受两个必选参数和一个可选参数:必选参数是要扫描的地址范围,一个是起始地址一个是结束地址;可选参数用于指定要扫描什么类型的对象实例。实际扫描的时候会扫出指定的类型及其派生类的实例。
这里可以看到确实扫出了3个Test2的实例。内容有两列:左边是对象的起始地址,右边是对象的实际类型。
从它们所在的地址,对照前面universe命令看到的GC堆的地址范围,可以知道它们都在eden里。
通过whatis命令可以进一步知道它们都在eden之中分配给main线程的thread-local allocation buffer (TLAB)中:
hsdb> whatis 0x00000000fa49a710
Address 0x00000000fa49a710: In thread-local allocation buffer for thread "main" (1) [0x00000000fa48f490,0x00000000fa49a750,0x00000000fa49d118)
hsdb> whatis 0x00000000fa49a730
Address 0x00000000fa49a730: In thread-local allocation buffer for thread "main" (1) [0x00000000fa48f490,0x00000000fa49a750,0x00000000fa49d118)
hsdb> whatis 0x00000000fa49a740
Address 0x00000000fa49a740: In thread-local allocation buffer for thread "main" (1) [0x00000000fa48f490,0x00000000fa49a750,0x00000000fa49d118)
hsdb>
还可以用inspect命令来查看对象的内容:
hsdb> inspect 0x00000000fa49a710
instance of Oop for Test2 @ 0x00000000fa49a710 @ 0x00000000fa49a710 (size = 16)
_mark: 1
可见一个Test2的实例要16字节。因为Test2类没有任何Java层的实例字段,这里就没有任何Java实例字段可显示。不过本来这里还应该显示一行:
_metadata._compressed_klass: InstanceKlass for Test2 @ 0x00000000fb078608
不幸因为这个版本的HotSpot VM里带的SA有bug所以没显示出来。此bug在新版里已修。
还想看到更裸的数据的同学可以用mem命令来看实际内存里的数据长啥样:
hsdb> mem 0x00000000fa49a710 2
0x00000000fa49a710: 0x0000000000000001
0x00000000fa49a718: 0x00000000fb078608
mem命令接受的两个参数都必选,一个是起始地址,另一个是以字宽为单位的“长度”。我们知道一个Test2实例有16字节,所以给定长度为2来看。
上面的数字都是啥来的呢?
0x00000000fa49a710: _mark: 0x0000000000000001
0x00000000fa49a718: _metadata._compressed_klass: 0xfb078608
0x00000000fa49a71c: (padding): 0x00000000
一个Test2的实例包含2个给VM用的隐含字段作为对象头,和0个Java字段。
对象头的第一个字段是mark word,记录该对象的GC状态、同步状态、identity hash code之类的多种信息。
对象头的第二个字段是个类型信息指针,klass pointer。这里因为默认开启了压缩指针,所以本来应该是64位的指针存在了32位字段里。
最后还有4个字节是为了满足对齐需求而做的填充(padding)。
顺带发张Inspector的截图来展示HotSpot VM里描述Test2类的VM对象长啥样吧。
在菜单里选Tools -> Inspector,在地址里输入前面看到的klass地址:
InstanceKlass存着Java类型的名字、继承关系、实现接口关系,字段信息,方法信息,运行时常量池的指针,还有内嵌的虚方法表(vtable)、接口方法表(itable)和记录对象里什么位置上有GC会关心的指针(oop map)等等。
留意到这个InstanceKlass是给VM内部用的,并不直接暴露给Java层;InstanceKlass不是java.lang.Class的实例。
在HotSpot VM里,java.lang.Class的实例被称为“Java mirror”,意思是它是VM内部用的klass对象的“镜像”,把klass对象包装了一层来暴露给Java层使用。
在InstanceKlass里有个_java_mirror字段引用着它对应的Java mirror,而mirror里也有个隐藏字段指向其对应的InstanceKlass。
所以当我们写obj.getClass(),在HotSpot VM里实际上经过了两层间接引用才能找到最终的Class对象:
obj->_klass->_java_mirror
在Oracle JDK7之前,Oracle/Sun JDK的HotSpot VM把Java类的静态变量存在InstanceKlass结构的末尾;从Oracle JDK7开始,为了配合PermGen移除的工作,Java类的静态变量被挪到Java mirror(Class对象)的末尾了。
还有就是,在JDK7之前Java mirror存放在PermGen里,而从JDK7开始Java mirror默认也跟普通Java对象一样先从eden开始分配而不放在PermGen里。到JDK8则进一步彻底移除了PermGen,把诸如klass之类的元数据都挪到GC堆之外管理,而Java mirror的处理则跟JDK7一样。
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前面对HSDB的操作和HotSpot VM里的一些内部数据结构有了一定的了解,现在让我们回到主题:找指针!
HotSpot VM内部使用直接指针来实现Java引用。在64位环境中有可能启用“压缩指针”的功能把64位指针压缩到只用32位来存。压缩指针与非压缩指针直接有非常简单的1对1对应关系,前者可以看作后者的特例。
于是我们要找t1、t2、t3这三个变量,等同于找出存有指向上述3个Test2实例的地址的存储位置。
不嫌麻烦的话手工扫描内存去找也能找到,不过幸好HSDB内建了revptrs命令,可以找出“反向指针”——如果a变量引用着b对象,那么从b对象出发去找a变量就是找一个“反向指针”。
先拿第一个Test2的实例试试看:
hsdb> revptrs 0x00000000fa49a710
Computing reverse pointers...
Done.
null
Oop for java/lang/Class @ 0x00000000fa499b00
还真的找到了一个包含指向Test2实例的指针,在一个java.lang.Class的实例里。
用whatis命令来看看这个Class对象在哪里:
hsdb> whatis 0x00000000fa499b00
Address 0x00000000fa499b00: In thread-local allocation buffer for thread "main" (1) [0x00000000fa48f490,0x00000000fa49a750,0x00000000fa49d118)
可以看到这个Class对象也在eden里,具体来说在main线程的TLAB里。
这个Class对象是如何引用到Test2的实例的呢?再用inspect命令:
hsdb> inspect 0x00000000fa499b00
instance of Oop for java/lang/Class @ 0x00000000fa499b00 @ 0x00000000fa499b00 (size = 120)
<<Reverse pointers>>:
t1: Oop for Test2 @ 0x00000000fa49a710 Oop for Test2 @ 0x00000000fa49a710
可以看到,这个Class对象里存着Test类的静态变量t1,指向着第一个Test2实例。
成功找到t1了!这个有点特别,本来JVM规范里也没明确规定静态变量要存在哪里,通常认为它应该在概念中的“方法区”里;但现在在JDK7的HotSpot VM里它实质上也被放在Java heap里了。可以把这种特例看作是HotSpot VM把方法区的一部分数据也放在Java heap里了。
前面也已经提过,在JDK7之前的Oracle/Sun JDK里的HotSpot VM把静态变量存在InstanceKlass末尾,存在PermGen里。那个时候的PermGen更接近于完整的方法区一些。
再接再厉,用revptrs看看第二个Test2实例有谁引用:
hsdb> revptrs 0x00000000fa49a730
Oop for Test @ 0x00000000fa49a720
找到了一个Test实例。同样用whatis来看看它在哪儿:
hsdb> whatis 0x00000000fa49a720
Address 0x00000000fa49a720: In thread-local allocation buffer for thread "main" (1) [0x00000000fa48f490,0x00000000fa49a750,0x00000000fa49d118)
果然也在main线程的TLAB里。
然后看这个Test实例的内容:
hsdb> inspect 0x00000000fa49a720
instance of Oop for Test @ 0x00000000fa49a720 @ 0x00000000fa49a720 (size = 16)
<<Reverse pointers>>:
_mark: 1
t2: Oop for Test2 @ 0x00000000fa49a730 Oop for Test2 @ 0x00000000fa49a730
可以看到这个Test实例里有个成员字段t2,指向了第二个Test2实例。
于是t2也找到了!在Java堆里,作为Test的实例的成员字段存在。
那么赶紧试试用revptrs命令看第三个Test2实例:
hsdb> revptrs 0x00000000fa49a740
null
啥?没找到?!SA这也太弱小了吧。明明就在那里…
回头我会做个补丁让新版HotSpot VM的SA能处理这种情况。
这个时候的HSDB界面全貌:
0x00000000fa49a740看起来有没有点眼熟?
回到前面打开的Stack Memory窗口看,仔细看会发现那个窗口里正好就有0x00000000fa49a740这数字,位于0x000000000287f858地址上。
实际情况是,下面这张图里红色框住的部分就是main线程上Test.fn()的调用对应的栈帧:
如果图里看得不清楚的话,我再用文字重新写一遍(两道横线之间的是Test.fn()的栈帧内容,前后的则是别的东西):
0x000000000287f7f0: 0x0000000002886298
0x000000000287f7f8: 0x0000000002893ca5
0x000000000287f800: 0x0000000002893ca5
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Stack frame for Test.fn() @bci=8, line=6, pc=0x0000000002893ca5, methodOop=0x00000000fb077f78 (Interpreted frame)
0x000000000287f808: 0x000000000287f808 expression stack bottom <- rsp
0x000000000287f810: 0x00000000fb077f58 bytecode pointer = 0x00000000fb077f50 (base) + 8 (bytecode index) in PermGen
0x000000000287f818: 0x000000000287f860 pointer to locals
0x000000000287f820: 0x00000000fb078360 constant pool cache = ConstantPoolCache for Test in PermGen
0x000000000287f828: 0x0000000000000000 method data oop = null
0x000000000287f830: 0x00000000fb077f78 method oop = Method for Test.fn()V in PermGen
0x000000000287f838: 0x0000000000000000 last Java stack pointer (not set)
0x000000000287f840: 0x000000000287f860 old stack pointer (saved rsp)
0x000000000287f848: 0x000000000287f8a8 old frame pointer (saved rbp) <- rbp
0x000000000287f850: 0x0000000002886298 return address = in interpreter codelet "return entry points" [0x00000000028858b8, 0x00000000028876c0) 7688 bytes
0x000000000287f858: 0x00000000fa49a740 local[1] "t3" = Oop for Test2 in NewGen
0x000000000287f860: 0x00000000fa49a720 local[0] "this" = Oop for Test in NewGen
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0x000000000287f868: 0x000000000287f868
0x000000000287f870: 0x00000000fb077039
0x000000000287f878: 0x000000000287f8c0
0x000000000287f880: 0x00000000fb077350
0x000000000287f888: 0x0000000000000000
0x000000000287f890: 0x00000000fb077060
0x000000000287f898: 0x000000000287f860
0x000000000287f8a0: 0x000000000287f8c0
0x000000000287f8a8: 0x000000000287f9a0
0x000000000287f8b0: 0x000000000288062a
0x000000000287f8b8: 0x00000000fa49a720
0x000000000287f8c0: 0x00000000fa498ea8
0x000000000287f8c8: 0x0000000000000000
0x000000000287f8d0: 0x0000000000000000
0x000000000287f8d8: 0x0000000000000000
回顾JVM规范里所描述的Java栈帧结构,包括:
[ 操作数栈 (operand stack) ]
[ 栈帧信息 (dynamic linking) ]
[ 局部变量区 (local variables) ]
上张我以前做的投影稿里的图:
再跟HotSpot VM的解释器所使用的栈帧布局对比看看,是不是正好能对应上?局部变量区(locals)有了,VM所需的栈帧信息也有了;执行到这个位置operand stack正好是空的所以看不到它。
(HotSpot VM里把operand stack叫做expression stack。这是因为operand stack通常只在表达式求值过程中才有内容)
从Test.fn()的栈帧中我们可以看到t3变量就在locals[1]的位置上。t3变量也找到了!大功告成!
栈帧信息里具体都是些啥,以后有机会再展开讲吧。
都看到这里了,干脆把main方法的栈帧也如法炮制分析一下。先上图:
然后再用文字写一次:
0x000000000287f7f0: 0x0000000002886298
0x000000000287f7f8: 0x0000000002893ca5
0x000000000287f800: 0x0000000002893ca5
0x000000000287f808: 0x000000000287f808
0x000000000287f810: 0x00000000fb077f58
0x000000000287f818: 0x000000000287f860
0x000000000287f820: 0x00000000fb078360
0x000000000287f828: 0x0000000000000000
0x000000000287f830: 0x00000000fb077f78
0x000000000287f838: 0x0000000000000000
0x000000000287f840: 0x000000000287f860
0x000000000287f848: 0x000000000287f8a8
0x000000000287f850: 0x0000000002886298
0x000000000287f858: 0x00000000fa49a740
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Stack frame for Main.main(java.lang.String[]) @bci=9, line=4, pc=0x0000000002886298, methodOop=0x00000000fb077060 (Interpreted frame)
0x000000000287f860: 0x00000000fa49a720 expression stack[0] = Oop for Test in NewGen
0x000000000287f868: 0x000000000287f868 expression stack bottom
0x000000000287f870: 0x00000000fb077039 bytecode pointer = 0x00000000fb077030 (base) + 9 (bytecode index) in PermGen
0x000000000287f878: 0x000000000287f8c0 pointer to locals
0x000000000287f880: 0x00000000fb077350 constant pool cache = ConstantPoolCache for Main in PermGen
0x000000000287f888: 0x0000000000000000 method data oop = null
0x000000000287f890: 0x00000000fb077060 method oop = Method for Main.main([Ljava/lang/String;)V in PermGen
0x000000000287f898: 0x000000000287f860 last Java stack pointer
0x000000000287f8a0: 0x000000000287f8c0 old stack pointer
0x000000000287f8a8: 0x000000000287f9a0 old frame pointer
0x000000000287f8b0: 0x000000000288062a return address = in StubRoutines
0x000000000287f8b8: 0x00000000fa49a720 local[1] "test" = Oop for Test in NewGen
0x000000000287f8c0: 0x00000000fa498ea8 local[0] "args" = Oop for java.lang.String[] in NewGen
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
0x000000000287f8c8: 0x0000000000000000
0x000000000287f8d0: 0x0000000000000000
0x000000000287f8d8: 0x0000000000000000
main的栈帧的operand stack就不是空的了,有一个元素,用来传递参数给其调用的Test.fn()方法(作为“this”)。
仔细的同学可能发现了,0x000000000287f860这个地址前面不是说是调用Test.fn()产生的栈帧么?怎么这里又变成调用main()方法的栈帧的一部分了呢?
其实栈帧直接可以有重叠:(再上一张以前做的投影稿里的图)
这样可以减少传递参数所需的数据拷贝,也节省了空间。
回到HSDB,我们换个方式来把t3变量找出来。这里就需要编译Test.java时给的-g参数所生成的LocalVariableTable的信息了:
hsdb> jseval "ts = jvm.threads"
[Thread (address=0x00000000fa48fb38, name=Service Thread), Thread (address=0x00000000fa48fa18, name=C2 CompilerThread1), Thread (address=0x00000000fa48f8f8, name=C2 CompilerThread0), Thread (address=0x00000000fa49d178, name=JDWP Command Reader), Thread (address=0x00000000fa48f820, name=JDWP Event Helper Thread), Thread (address=0x00000000fa48f6d8, name=JDWP Transport Listener: dt_shmem), Thread (address=0x00000000fa48dc88, name=Attach Listener), Thread (address=0x00000000fa48db68, name=Signal Dispatcher), Thread (address=0x00000000fa405828, name=Finalizer), Thread (address=0x00000000fa4053a0, name=Reference Handler), Thread (address=0x00000000fa404860, name=main)]
hsdb> jseval "t = ts[ts.length - 1]"
Thread (address=0x00000000fa404860, name=main)
hsdb> jseval "fs = t.frames"
[Frame (method=Test.fn(), bci=8, line=6), Frame (method=Main.main(java.lang.String[]), bci=9, line=4)]
hsdb> jseval "f0 = fs[0]"
Frame (method=Test.fn(), bci=8, line=6)
hsdb> jseval "f1 = fs[1]"
Frame (method=Main.main(java.lang.String[]), bci=9, line=4)
hsdb> jseval "f0.locals"
{t3=Object 0x00000000fa49a740}
hsdb>
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上面讲栈帧布局的时候出现了“bytecode pointer”字眼。既然之前被不少好奇的同学问过“JVM里字节码存在哪里”,这里就一并回答掉好了。
强调一点:“字节码”只是元数据的一部分。它只负责描述运行逻辑,而其它信息像是类型名、成员的个数、类型、名字等等都不是字节码。在Class文件里是如此,到运行时在JVM里仍然是如此。
HotSpot VM里有一套对象专门用来存放元数据,它们包括:
在PermGen移除前,上述元数据对象都在PermGen里,直接被GC管理着。
JDK8彻底移除PermGen后,这些对象被挪到GC堆外的一块叫做Metaspace的空间里做特殊管理,仍然间接的受GC管理。
介绍了背景,让我们回到HSDB里。前面不是说“bytecode pointer (bcp)”嘛,从背景介绍可以知道字节码存在ConstMethod对象里,那就让我们用Test.fn()栈帧里存的bcp来验证一下是否真的如此。
还是用whatis命令:
hsdb> whatis 0x00000000fb077f58
Address 0x00000000fb077f58: In perm generation perm [0x00000000fae00000,0x00000000fb078898,0x00000000fc2c0000) space capacity = 21757952, 11.90770160721009 used
这地址确实在PermGen里了。那么inspect一下看看?
hsdb> inspect 0x00000000fb077f58
Error: sun.jvm.hotspot.debugger.UnalignedAddressException: 100011
呃,这样不行。inspect命令只能接受对象的起始地址,但字节码是嵌在ConstMethod对象中间的。
那换条路子。栈帧里还有method oop,指向该栈帧对应的Method对象。先从它入手:
hsdb> inspect 0x00000000fb077f78
instance of Method fn()V@0x00000000fb077f78 @ 0x00000000fb077f78 @ 0x00000000fb077f78 (size = 136)
_mark: 1
_constMethod: ConstMethod fn()V@0x00000000fb077f08 @ 0x00000000fb077f08 Oop @ 0x00000000fb077f08
_constants: ConstantPool for Test @ 0x00000000fb077c68 Oop @ 0x00000000fb077c68
_method_size: 17
_max_stack: 2
_max_locals: 2
_size_of_parameters: 1
_access_flags: 1
这样就找到了Test.fn()的Method对象,看到里面的_constMethod字段所指向的ConstMethod对象:
hsdb> inspect 0x00000000fb077f08
instance of ConstMethod fn()V@0x00000000fb077f08 @ 0x00000000fb077f08 @ 0x00000000fb077f08 (size = 112)
_mark: 1
_method: Method fn()V@0x00000000fb077f78 @ 0x00000000fb077f78 Oop @ 0x00000000fb077f78
_exception_table: [I @ 0x00000000fae01d50 Oop for [I @ 0x00000000fae01d50
_constMethod_size: 14
_flags: 5
_code_size: 9
_name_index: 18
_signature_index: 12
_generic_signature_index: 0
_code_size: 9
这个ConstMethod对象从0x00000000fb077f08开始,长度112字节,也就是这个对象的范围是[0x00000000fb077f08, 0x00000000fb077f78)。bcp指向0x00000000fb077f58,确实在这个ConstMethod范围内。
通过经验可以知道实际上这里字节码的起始地址是0x00000000fb077f50。经验就是:字节码是ConstMethod内嵌的第一个变长表,紧帖在ConstMethod的最后一个显式C++字段后面。所以只要知道sizeof(constMethodOopDesc),字节码就会从这个偏移量开始。
通过ConstMethod的_code_size字段可以知道该方法的字节码有9字节。找出来用mem命令看看内存里的数据:
hsdb> mem 0x00000000fb077f50 2
0x00000000fb077f50: 0x4c0001b7590200ca
0x00000000fb077f58: 0x00000000004105b1
这串数字是什么东西呢?展开来写清楚一点就是:
0x00000000fb077f50: bb 00 02 new <cp index #2> [Class Test2]
0x00000000fb077f53: 59 dup
0x00000000fb077f54: b7 01 00 invokespecial <cp cache index #1> [Method Test2.<init>()V]
0x00000000fb077f57: 4c astore_1
0x00000000fb077f58: b1 return
眼尖的同学要吐槽了:在0x00000000fb077f50的字节不是0xca么,怎么变成0xbb了?
其实0xca是JVM规范里有描述的一个可选字节码指令,breakpoint
0x00000000fb077f50: ca 00 02 breakpoint // 00 02 not used
还记得本文的实验一开始用了jdb在Test.fn()的入口设置了断点吗?这就是结果——入口处的字节码指令被改写为breakpoint了。当然,原本的字节码指令也还在别的地方存着,等断点解除之后这个位置就会被恢复成原本的0xbb指令。
把ConstMethod里存的字节码跟Class文件里存的比较一下看看。用javap工具来看Class文件的内容:
public void fn();
Code:
stack=2, locals=2, args_size=1
0: bb 00 02 new #2 // class Test2
3: 59 dup
4: b7 00 03 invokespecial #3 // Method Test2."<init>":()V
7: 4c astore_1
8: b1 return
几乎一模一样。唯一的不同也是个有趣的小细节:invokespecial的参数的常量池号码不一样了。HotSpot VM执行new指令的时候用的还是Class文件里的常量池号和字节序。而在执行invokespecial时,光是ConstantPool里的的常量项不够地方放解析(resolve)出来的信息,所以把这些信息放在ConstantPoolCache里,然后也把invokespecial指令里的参数改写过来,顺带变成了平台相关的字节序。
同样也看看Main.main()方法。内存内容:
hsdb> mem 0x00000000fb077030 2
0x00000000fb077030: 0x4c0001b7590200bb
0x00000000fb077038: 0x214103b10002b62b
展开来注解:
0x00000000fb077030: bb 00 02 new <cp index #2> [Class Test]
0x00000000fb077033: 59 dup
0x00000000fb077034: b7 01 00 invokespecial <cp cache index #1> [Method Test.<init>()V]
0x00000000fb077037: 4c astore_1
0x00000000fb077038: 2b aload_1
0x00000000fb077039: b6 02 00 invokevirtual <cp cache index #2> [Method Test.fn()V]
0x00000000fb07703c: b1 return
对应的javap输出:
public static void main(java.lang.String[]);
Code:
stack=2, locals=2, args_size=1
0: bb 00 02 new #2 // class Test
3: 59 dup
4: b7 00 03 invokespecial #3 // Method Test."<init>":()V
7: 4c astore_1
8: 2b aload_1
9: b6 00 04 invokevirtual #4 // Method Test.fn:()V
12: b1 return
好,今天就到这里吧~
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