一、废话
应大神RednaxelaFX要求写下自己调试JVM GC的一些心得体会。
我工作本身不是JVM/GC，但在08年开始要处理外场一些java/jvm crash，先拿着不完全一致的开源代码对照反汇编逆向分析，开始对jvm有些兴趣，也开始自己动手编译调试分析jvm的解释执行/gc/热点编译，虽然远远谈不上熟悉，更没有吃透，但也学习到很多东西，似乎比学习windows内核还多些收获。
三年前曾经有个初步心得总结，但环境都变化了，这次重新整理一把，温故而知新。
本来打算元宵前就开始弄，结果忙于windows上一个开发32位到64位移植，耽误了不少时间，所以赶得比较匆忙，而且水平有限，有些也不细致，有些可能不正确，大家尽量指点，我也好有进步。
这里先把新生代回收的调试写下，老生代用的cms，其实cms更有趣，相对要复杂得多，在入门的时候看了Poonam写的一篇博客《Understanding CMS GC Logs》受益匪浅，这个比较耗费时间，如果有空打算下个月中旬前完成。
二、环境
编译调试jvm版本是sun的jdk6 hotspot 6u20版本
我在windows下只编译了jvm，其实在solaris下也如此，如果要编译整个jdk有些组件找不到。
jdk采用的是java version "1.6.0_11"，两个版本不一致，对调试gc关系不大哈。
jvm在windows xpsp3下用vc2003编译，虽然我在solaris下用sun的编译器和mdb调试（gcc似乎编译不过），不过，感觉还是在windows下调试更方便些。
三、几个术语和概念
堆分为新生代、老生代和perm代。
新生代又由eden和from/to区三个部分组成。
注意，还有个东东虽然不是java堆内存里面，但辅助内存分配回收，也很重要，它就是card table，后续会说到。
注意，以上几个图都是以前从sun的公开文档下载来的，后续图都是原创。
四、准备工作
1、运行参数如下
./java -server -Xmx600m -Xms600m -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=128M -XX:NewSize=128m -XX:MaxNewSize=128m -XX:SurvivorRatio=8 -XX:-UseTLAB -XX:+UseSerialGC -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=50 -XX:+PrintGCDetails -Xloggc:gc.log test.MyHelloM
其中参数说明：
-XX:-UseTLAB是为了更好调试new如何分配的；
-XX:+UseSerialGC为了调试最简单的回收，其实一般来说新生代不够大，用ParNew足够了,而它除了多线程外，原理和DefNew一样，而后者显然更好调试；
-XX:+PrintGCDetails 这个为了更好看回收日志；
新生代和老生代以及perm的最大最小都一致，这个不仅更好调试，而且即使在实际应用中，如果内存足够，也推荐这样，免得反复回收频繁。
2、进程地址空间
注意，在我的环境中，在进程的地址空间中，eden/from/to/tenured/perm的实际地址如下
gclog最后部分
def new generation total 118016K, used 218K [0x08430000, 0x10430000, 0x10430000)
eden space 104960K, 0% used [0x08430000, 0x08466b68, 0x0eab0000)
from space 13056K, 0% used [0x0eab0000, 0x0eab0000, 0x0f770000)
to space 13056K, 0% used [0x0f770000, 0x0f770000, 0x10430000)
tenured generation total 483328K, used 0K [0x10430000, 0x2dc30000, 0x2dc30000)
the space 483328K, 0% used [0x10430000, 0x10430000, 0x10430200, 0x2dc30000)
compacting perm gen total 65536K, used 2112K [0x2dc30000, 0x31c30000, 0x35c30000)
the space 65536K, 3% used [0x2dc30000, 0x2de40218, 0x2de40400, 0x31c30000)
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
大致整理下各个区的开始地址：
eden from to tenured perm
0x08430000 0x0eab0000 0x0f770000 0x10430000 0x2dc30000
以后调试的时候可以很容易在内存中看到相关对象在那个区。
ps: 也可以把把各个代的最小和最大设置成不一样，然后用vmmap看很容易看到，如下图
3、java代码
package test;
import java.util.Vector;
public class MyHelloM {
public static Vector ve ;
private int _count;
private String _name;
MyHelloM(int count){
_count = count;
}
public void setName(String name){
_name = name;
}
static {
}
public static void main(
String[] arg) {
int i =0;
while(true){
try {
if (i == 0){
System.gc();
ve = new Vector(10);
Thread.sleep(1* 1 * 1000);
MyHelloM my1 = new MyHelloM(i);
String testString1 = new String("test0");
my1.setName(testString1);
ve.add(my1);
}
if (i == 1){
MyHelloM my2 = new MyHelloM(i);
String testString2 = new String("test1");
my2.setName(testString2);
ve.add(my2);
}
if (i == 2){
System.out.println("before sleep i = 2\n");
Thread.sleep(1* 30 * 1000);
Byte []bb = new Byte[100 * 1024 * 1024];
ve.add(bb);
System.out.println("after sleep i = 2\n");
}
if (i == 3){
Thread.sleep(1* 1 * 1000);
ve.remove(2);
ve.remove(1);
System.out.println("after sleep i = 3\n");
}
if (i > 3 ){
System.out.println("before sleep i = " + i + " ...\n");
if (i == 6) Thread.sleep(1* 40 * 1000);
Byte []bb = new Byte[10 * 1024 * 1024];
Thread.sleep(1* 20 * 1000);
System.out.println("after sleep i = " + i + " ...\n");
}
i++;
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
代码说明：
Vector ve是static变量；
循环第4次的时候，i=3, 会把my2从ve中remove，但my1仍然在ve中；
循环第7次的时候, i=6, new Byte[10 * 1024 * 1024]触发新生代回收；
加上Thread.sleep，是为了方便sleep的时候打jmap，看到各个对象的引用；
如果不打算用mat/jmap来看，非要自己调试各个对象怎么new出来的，跟踪每个bytecode的解释执行太累，注意每次new不一定都会到InterpreterRuntime::_new这里，所以在JVM_Sleep完毕的JVM_END处下断点很容易跟踪到下一个bytecode的解释执行那里，也可以在new/newarry的解释执行开始那里设置断点，不过每次跟踪还是有些累。
再次啰嗦下，为什么不在bytecode new那里设置断点呢？
比如在下面这里bb这个的解释那里设置断点
00982884 mov edx,dword ptr [esi+1] //__ get_unsigned_2_byte_index_at_bcp(rdx, 1)
00982887 bswap edx
00982889 shr edx,10h
是因为中间可能会有很多其它不关心的对象产生，所以还是建议在JVM_Sleep完毕的JVM_END处下断点。
4、修改下jvm的代码
为了代码容易测试，在ClassFileParser.cpp
ClassFileParser::parseClassFile函数开头地方加上如下代码
//added by jl
char *tmp = name->as_utf8();
if ( strstr(tmp, "test/MyHello") > 0) {
printf("test--parseClassFile class %s\n", tmp);
//_has_print_constpool = true;
}
//added end
在JavaCalls.cpp
JavaCalls::call_helper加上如下代码
char * tmp = method->name()->as_C_string();
if (strstr(tmp, "main") > 0) //main或者其它想要调试的函数名字都可以
{
printf("call myfunction----%s-----------\n", tmp);
}
这两处代码加上就是为了方便容易设断点：
parseClassFile那里修改后，可以方便下断点看到自己的class的constpool和各个东东（比如cp/klassOop/methods）以及放到perm的位置；
JavaCalls::call_helper那里修改后，可以方便调试自己的函数的bytecode的执行。
注意，这些代码修改并不影响任何逻辑，只是方便调试。
5、其它工具
除了vc2003和jdk自代工具外（jmap/jstack/jconsole这些），需要vmmap/MemoryAnalyzer，后者简称mat，特别重要，完全可以免除很多费神的手工操作，比如跟踪每个对象的new/newarray，很烦，我在sleep某个时刻，自己jmap打出来，然后用mat一清二楚。
准备工作差不多了，可以开始动手了。
