JVM 參數：跟蹤類的加載與卸載

1. 前言

本節內容主要是學習， JVM 跟蹤類的加載與卸載的常用參數配置，這是工作中跟蹤類的加載與卸載情況時 JVM 中最常用的參數配置。本節主要知識點如下：

• 理解并掌握跟蹤類的加載與卸載的參數 -XX:+TraceClassLoading，為本節重點內容；
• 理解并掌握跟蹤類的加載與卸載的參數 -XX:+TraceClassUnloading，為本節了解內容，非重點知識；
• 理解并掌握跟蹤類的加載與卸載的參數 -XX:+PrintClassHistogram，為本節重點內容；

JVM 跟蹤類的加載與卸載的常用參數是使用 JVM 所必須的知識點，通篇皆為重點掌握內容，需要在理解的基礎上并掌握參數的使用方法。

2. 示例代碼準備

此處的示例代碼，與上一節的示例代碼相似，但是有重要的區別。詳細區別請看 Tips 的內容。

實例：準備測試代碼，創建一個 String 類型的 ArrayList，并在 list 中添加三個元素，分別是 “Hello”，“World”，“?。?！”。

Tips：注意，此處的示例代碼，并沒有執行 gc 操作。上一節的內容是為了跟蹤垃圾回收，所以需要手動調用 gc 方法而達到垃圾回收的效果。而此處我們討論的是類的加載與卸載，此處無需進行手動垃圾回收。

public class TracingClassParamsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("Hello");
        list.add("World");
        list.add("!!!");
    }
}

3. -XX:+TraceClassLoading 參數

參數作用：-XX:+TraceClassLoading 參數是為了跟蹤類的加載。

為了更好的理解并掌握 -XX:+TraceClassLoading 參數，我們通過如下步驟進行操作。

• 步驟 1：在 VM Options 中配置參數 -XX:+TraceClassLoading 并保存；
• 步驟 2：運行示例代碼，觀察執行結果。

結果驗證：由于追蹤的結果日志非常龐大，此處僅展示具有代表性的類的加載。全部的類加載日志，請學習者自行執行代碼進行驗證。

[Opened C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.lang.Object from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.ArrayList$SubList from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.ListIterator from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.util.ArrayList$SubList$1 from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar]
[Loaded DemoMain.TracingClassParamsDemo from file:/D:/GIT-Repositories/GitLab/Demo/out/production/Demo/]
[Loaded java.lang.Class$MethodArray from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.lang.Void from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.lang.Shutdown from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar]
[Loaded java.lang.Shutdown$Lock from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_152\jre\lib\rt.jar]

結果分析：我們來對類的加載日志進行分析。

• 第一行：Opened rt.jar。打開 rt.jar，rt.jar 全稱是 Runtime，該 jar 包含了所有支持 Java 運行的核心類庫，是類加載的第一步；
• 第二行：加載 java.lang.Object。Object 是所有對象的父類，是首要加載的類；
• 第三、四、五行：加載了 ArrayList 的相關類，我們的示例代碼中使用到了 ArrayList，因此需要對該類進行加載；
• 第六行：加載我們的測試類 TracingClassParamsDemo ；
• 第七行：加載 java.lang.Class 類，并加載類方法 MethodArray；
• 第八行：加載 java.lang.Void 類，因為我們的 main 函數是 void 的返回值類型，所以需要加載此類；
• 第九、十行：加載 java.lang.Shutdown 類， JVM 結束運行后，關閉 JVM 虛擬機。

從以上對日志的分析來看，JVM 對類的加載，不僅僅加載我們代碼中使用的類，還需要加載各種支持 Java 運行的核心類。類加載的日志量非常龐大，此處僅僅對重點類的加載進行日志的解讀，全部的類加載日志，請學習者自行執行代碼進行驗證。

4. -XX:+TraceClassUnloading 參數

參數作用：-XX:+TraceClassUnloading 參數是為了跟蹤類的卸載。由于系統類加載器加載的類不會被卸載，并且只加載一次，所以普通項目很難獲取到類卸載的日志。

此處我們先來看看，通過系統類加載器加載的類是否會被卸載。

為了更好的理解并掌握 -XX:+TraceClassUnloading 參數，我們通過如下步驟進行操作。

• 步驟 1：在 VM Options 中配置參數 -XX:+TraceClassUnloading 并保存；
• 步驟 2：運行示例代碼，觀察執行結果。

結果驗證：未打印日志，未發生類的卸載。

引出問題：為什么看不到跟蹤類卸載的日志呢？

上文提到了，由系統類加載器加載的類不能夠被卸載。所以想要看到跟蹤類卸載的日志，我們需要使用自定義的類加載器。通過自定義的類加載器加載的類，在類不可達的時候，會發生垃圾回收，并卸載該類。

一般情況下，開發過程中很少實現自定義的類加載器，除非有特殊的需求場景需要通過自定義的類加載器進行類的加載，因此此處對 -XX:+TraceClassUnloading 稍作了解即可。

5. -XX:+PrintClassHistogram 參數

參數作用：-XX:+PrintClassHistogram 參數是打印、查看系統中類的分布情況。

為了更好的理解并掌握 -XX:+PrintClassHistogram 參數，我們通過如下步驟進行操作。

• 步驟 1：在 VM Options 中配置參數 -XX:+PrintClassHistogram 并保存；
• 步驟 2：修改示例代碼，在代碼最后添加代碼 Thread.sleep(99999999999L)，確保 main 函數長時間不能結束執行（當然了，也可以使用 while (true) 語句，進行無限長時間循環來創造這種場景，可自行選擇），以便于觀察類的分布情況；

public class TracingClassParamsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("Hello");
        list.add("World");
        list.add("!!!");
        try {
            Thread.sleep(99999999999L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

• 步驟 3：運行程序，觀察日志輸出；
• 步驟 4：不中斷 main 函數的運行，將鼠標指針移動到日志輸出的 console 界面并單擊鼠標左鍵，確保鼠標的實時位置在 console 界面。按下鍵盤 Ctrl+Break 鍵，觀察日志輸出。

結果驗證：我們執行步驟 3 時，沒有觀察到日志的輸出。當我們嘗試步驟 4 時，獲取到了日志輸出如下圖所示。

結果分析： 這是系統中類的分布情況，那我們來看下日志中每列的表頭部分代表的意思：

• num：自增的序列號，只是為了標注行數，沒有特殊的意義；
• instances：實例數量，即類的數量；
• bytes：實例所占子節數，即占據的內存空間大小；
• class name：具體的實例。

我們取出第 3 條日志來進行下翻譯：系統當前狀態下，java.lang.String 類型的實例共有 2700 個，共占用空間大小為 64800 bytes。

6. 小結

本小節的重點內容即，我們所講述的三個常用的跟蹤類的加載與卸載參數，學習者需要對這三個常用參數的意義，以及使用方式進行掌握。

需要特別注意第二個參數 -XX:+TraceClassUnloading，在后續講解類加載器的時候，會實現自定義的類加載器，并使用該參數演示類的卸載。通篇皆為重點內容，需要認真對待，掌握本節要點內容。