java - ThreadMXBean.getThreadAllocationBytes(long id) 中包含哪些 JVM 运行时数据区域

Question

我试图获取一些代码片段的内存消耗。经过一番搜索，我意识到可以使用 ThreadMXBean.getThreadAllocationBytes(long id) 来实现这一点。所以我用下面的代码测试了这个方法:

    ThreadMXBean threadMXBean = (ThreadMXBean) ManagementFactory.getThreadMXBean();
    long id = Thread.currentThread().getId();
//      new Long(0);
    long beforeMemUsage = threadMXBean.getThreadAllocatedBytes(id);
    long afterMemUsage = 0;

    {
        // put the code you want to measure here
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Long(i);
        }
    }

    afterMemUsage = threadMXBean.getThreadAllocatedBytes(id);
    System.out.println(afterMemUsage - beforeMemUsage);

我在 for 循环中使用不同的迭代时间(0、1、10、20 和 30)运行此代码。结果如下:

0 Long: 48 bytes
1 Long: 456 bytes
10 Long:    672 bytes
20 Long:    912 bytes
30 Long:    1152 bytes

1和10、10和20、20和30之间的区别很容易解释，因为Long对象的大小是24字节。但0和1之间的巨大差异让我感到困惑。 实际上，我猜这是由类加载引起的。所以我取消了第3行代码的注释，结果如下:

0 Long: 48 bytes
1 Long: 72 bytes
10 Long:    288 bytes
20 Long:    528 bytes
30 Long:    768 bytes

看来结果证实了我的猜测。然而，在我看来，类结构的信息存储在方法区中，它不属于堆内存的一部分。正如 ThreadMXBean.getThreadAllocatedBytes(long id) 的 Javadoc 所示，它返回堆内存中分配的内存总量。我错过了什么吗？

测试的JVM版本是:

java version "1.8.0_131"
Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_131-b11)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.131-b11, mixed mode)

谢谢!

Answer 1

第一次调用new Long(0)会导致解析new字节码引用的常量池条目。第一次解析 CONSTANT_Class_info 时，JVM 会加载引用的类 - java.lang.Long。

ClassLoader.loadClass是用Java实现的，当然可以分配Java对象。例如，getClassLoadingLock方法在parallelLockMap中创建一个新的锁对象和一个新条目:

    protected Object getClassLoadingLock(String className) {
        Object lock = this;
        if (parallelLockMap != null) {
            Object newLock = new Object();
            lock = parallelLockMap.putIfAbsent(className, newLock);
            if (lock == null) {
                lock = newLock;
            }
        }
        return lock;
    }

此外，当在系统字典中查找类名时，JVM 会创建一个新的 String 对象。

我用了async-profiler记录 JVM 在加载 java.lang.Long 类时执行的所有堆分配。这是可点击的交互式火焰图:

该图包括 13 个样本 - 每个分配的对象一个。分配的对象的类型未显示，但可以从上下文(堆栈跟踪)轻松猜测。

• 绿色表示 Java 堆栈跟踪；
• 黄色表示虚拟机堆栈跟踪。

请注意，每个 java_lang_String::basic_create() (和类似的)分配两个对象:一个 java.lang.String 实例及其支持 char[ ]数组。

该图由以下测试程序生成:

import one.profiler.AsyncProfiler;

public class ProfileHeapAlloc {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        AsyncProfiler profiler = AsyncProfiler.getInstance();

        // Dry run to skip allocations caused by AsyncProfiler initialization
        profiler.start("_ZN13SharedRuntime19dtrace_object_allocEP7oopDesci", 0);
        profiler.stop();

        // Real profiling session
        profiler.start("_ZN13SharedRuntime19dtrace_object_allocEP7oopDesci", 0);

        new Long(0);

        profiler.stop();
        profiler.execute("file=alloc.svg");
    }
}

如何运行:

java -Djava.library.path=/path/to/async-profiler -XX:+DTraceAllocProbes ProfileHeapAlloc

这里_ZN13SharedRuntime19dtrace_object_allocEP7oopDeci是mangled name对于 SharedRuntime::dtrace_object_alloc() 函数，只要 DTraceAllocProbes 标志打开，JVM 就会为每个堆分配调用该函数。