Java——JVM学习笔记

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liudenny
    阅读 4 分钟
    最美的不是下雨天，是曾与你躲过雨的屋檐————《不能说的秘密》

    JVM双亲委派机制

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    好处：防止内存中出现了多份相同的字节码
    当一个.class文件要被加载进JVM的时候

    1. AppClassLoader首先不会自己去尝试加载这个类，而是把类加载请求委派给父类加载器ExtClassLoader去完成
    2. 当ExtClassLoader加载一个class时，它首先也不会自己去尝试加载这个类，而是把类加载请求委派给BootStrapClassLoader去完成
    3. 如果BootStrapClassLoader加载失败，会使用ExtClassLoader来尝试加载；若ExtClassLoader也加载失败，则会使用AppClassLoader来加载，若AppClassLoader还是加载失败，会抛出异常ClassNotFoundException

    当成功加载好某个类时，会将这个类缓存起来，下次使用时直接使用缓存，不会再次加载

    类加载过程

    加载器加载到jvm中，步骤：

    1. 加载,通过类名查找并加载该类的二进制流，在堆中生成该类的class类对象

    加载阶段和连接阶段的部分内容是交叉进行的，加载阶段尚未结束，连接阶段可能就已经开始了

    1. 连接
      a. 验证，文件格式验证→元数据验证→字节码验证→符号引用验证
      b. 准备，为类变量分配内存并设置类变量初始值的阶段，这里指的事类的静态变量，不包括实例变量
      c. 解析，将常量池的符号引用代替为直接引用

      JIT即时编辑器

      JVM解析过程：

      对热点代码进行重新编译优化，生成机器代码，让CPU直接执行，非热点代码直接解析

      热点代码： 多次调用的方法，多次执行的循环体
      使用热点探测来检测是否为热点代码：采样和计数器，jvm使用的是计数器，当计数器超过阈值溢出了，就会触发JIT编译

    2. 初始化

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    图片来源：https://segmentfault.com/a/11...

    JVM内存结构

    基于JDK1.8
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    1. 堆：线程共享，内存中最大的一块，存放对象实例，基本所有对象实例以及数组都在这里分配内存，是垃圾收集器的主要区域， 现在收集器基本采用分代垃圾收集算法，所有堆又分为新生代和老年代
    2. 虚拟机栈：线程私有，生命周期和线程相同，描述的是Java方法执行的内存结构，每次方法调用的数据通过栈传递，所以每个方法被执行时都会同时创建一个栈帧
    3. 本地方法栈：线程私有，与虚拟机栈类似，区别是虚拟机栈为Java方法执行服务，本机方法栈为虚拟机使用到的Native方法服务
    4. 程序计数器：线程私有，是当前线程所执行的字节码的行号指示器，因此每条线程都有一个独立的程序计数器
    5. 方法区：线程共享的内存区域，用于储存被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量等数据

    常量池：

    主要针对String
    https://tech.meituan.com/2014...

    JVM垃圾回收——GC

    JVM垃圾回收主要针对的是内存结构中的堆

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    JVM回收的是"垃圾"，即是程序不再使用了，不再需要了，因此回收的第一步需要判断哪些是垃圾，即对象死亡
常用有：**引用计数法**和**可达性分析算法**

    引用计数法：给对象中添加一个引用计数器，每当有一个地方引用它，计数器就加 1；当引用失效，计数器就减 1；任何时候计数器为 0 的对象就是不可能再被使用的

    可达性分析算法：主流的JVM采用的是这种方式，这个算法的基本思想就是通过一系列的称为 “GC Roots” 的对象作为起点，从这些节点开始向下搜索，节点所走过的路径称为引用链，当一个对象到 GC Roots 没有任何引用链相连的话，则证明此对象是不可用的。能够做GC Roots的有：

    - 虚拟机栈中引用的对象(局部变量)
- 方法去中类静态属性引用的对象(static对象实例)
- 方法区中常量引用的对象(常量实例)
- 本地方法引用的对象

    引用：强引用、软引用、弱引用和虚引用

    • 强引用：最普遍的引用，如Object object = new Object()就是强引用，即使内存不足也不会回收这类引用，抛出OutOfMemory的异常
    • 软引用：软引用引用的对象，在垃圾回收时，如果发现内存资源不足，即使被引用了依然会被回收，但是在内存资源充足的情况下是不会回收的
    • 弱引用：弱引用引用的对象，在垃圾回收时，不管内存资源充不充足，都会被回收
    • 虚引用：形同虚设的引用，在任何时候都可能被垃圾回收

    不可达的对象并非一定回收
    如果一个不可达的对象覆盖了finalize方法，并且这个方法从来没被执行过，垃圾回收器就不会马上回收，而是放在一个队列，进行二次标记，但在下一次回收前，重新建立引用，便不会被回收。

    **不推荐在finalize方法中去释放资源，因为它什么时候会被调用是不确定的。**

    垃圾回收算法

    • 标记-清除算法
    • 复制算法
    • 标记-整理算法
    • 分代收集算法

    分代收集算法
    将 java 堆分为新生代和老年代，根据各个年代的特点选择合适的垃圾收集算法

    • 新生代（Minor GC）：复制算法 ，所以分为Eden区、Survivor1、Survivor2三个区
    • 老年代（Full GC）：标记-清除算法 或标记-整理算法

    垃圾收集器

    算法只是方法论，收集器才是干活的

    • Serial收集器
    • ParNew收集器
    • Parallel Scavenge收集器
    • Serial Old收集器
    • Parallel Old收集器
    • CMS收集器
    • G1收集器

    根据具体应用场景选择适合自己的垃圾收集器

    什么情况下触发垃圾回收

    • Minor GC：当新对象生成，并且在Eden申请空间失败时，就会触发Minor GC，对Eden区域进行GC，清除非存活对象，并且把尚且存活的对象移动到Survivor区。然后整理Survivor的两个区。这种方式的GC是对年轻代的Eden区进行，不会影响到年老代。因为大部分对象都是从Eden区开始的，同时Eden区不会分配的很大，所以Eden区的GC会频繁进行。因而，一般在这里需要使用速度快、效率高的算法，使Eden去能尽快空闲出来。

    • Full GC：对整个堆进行整理，所以比Minor GC要慢，因此应该尽可能减少Full GC的次数。触发Full GC的原因有几个：

      • 老年代被写满
      • 持久带被写满
      • System.gc()被显示调用
      • 上一次GC之后Heap的各域分配策略动态变化

    JVM参数与调优

    在对JVM调优的过程中，很大一部分工作就是对于FullGC的调节

    • 年轻代：

      1. 响应时间优先的应用：尽可能设大，直到接近系统的最低响应时间限制（根据实际情况选择）。在此种情况下，年轻代收集发生的频率也是最小的。同时，减少到达年老代的对象。
      2. 吞吐量优先的应用：尽可能的设置大，可能到达Gbit的程度。因为对响应时间没有要求，垃圾收集可以并行进行，一般适合8CPU以上的应用。

    • 老年代：

      1. 响应时间优先的应用：年老代使用并发收集器，所以其大小需要小心设置，一般要考虑并发会话率和会话持续时间等一些参数。如果堆设置小了，可以会造成内存碎片、高回收频率以及应用暂停而使用传统的标记清除方式；如果堆大了，则需要较长的收集时间。最优化的方案，一般需要参考以下数据获得：

        1. 并发垃圾收集信息
        2. 持久代并发收集次数
        3. 传统GC信息
        4. 花在年轻代和年老代回收上的时间比例
        5. 减少年轻代和年老代花费的时间，一般会提高应用的效率
      2. 吞吐量优先的应用
        一般吞吐量优先的应用都有一个很大的年轻代和一个较小的年老代。原因是，这样可以尽可能回收掉大部分短期对象，减少中期的对象，而年老代尽存放长期存活对象。
    **较小堆引起的碎片问题**

    因为年老代的并发收集器使用标记、清除算法，所以不会对堆进行压缩。当收集器回收时，他会把相邻的空间进行合并，这样可以分配给较大的对象。但是，当堆空间较小时，运行一段时间以后，就会出现“碎片”，如果并发收集器找不到足够的空间，那么并发收集器将会停止，然后使用传统的标记、清除方式进行回收。如果出现“碎片”，可能需要进行如下配置：

    1. -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：使用并发收集器时，开启对年老代的压缩。
2. -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=0：上面配置开启的情况下，这里设置多少次Full GC后，对年老代进行压缩

    常见配置汇总

    堆设置

    -Xms:初始堆大小
-Xmx:最大堆大小
-XX:NewSize=n:设置年轻代大小
-XX:NewRatio=n:设置年轻代和年老代的比值。如:为3，表示年轻代与年老代比值为1：3，年轻代占整个年轻代年老代和的1/4
-XX:SurvivorRatio=n:年轻代中Eden区与两个Survivor区的比值。注意Survivor区有两个。如：3，表示Eden：Survivor=3：2，一个Survivor区占整个年轻代的1/5
-XX:MaxPermSize=n:设置持久代大小

    收集器设置

    -XX:+UseSerialGC:设置串行收集器
-XX:+UseParallelGC:设置并行收集器
-XX:+UseParalledlOldGC:设置并行年老代收集器
-XX:+UseConcMarkSweepGC:设置并发收集器

    垃圾回收统计信息

    -XX:+PrintGC
-XX:+PrintGCDetails
-XX:+PrintGCTimeStamps
-Xloggc:filename

    并行收集器设置

    -XX:ParallelGCThreads=n:设置并行收集器收集时使用的CPU数。并行收集线程数。
-XX:MaxGCPauseMillis=n:设置并行收集最大暂停时间
-XX:GCTimeRatio=n:设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比。公式为1/(1+n)

    并发收集器设置

    -XX:+CMSIncrementalMode:设置为增量模式。适用于单CPU情况。
-XX:ParallelGCThreads=n:设置并发收集器年轻代收集方式为并行收集时，使用的CPU数。并行收集线程数。

    学习链接：

    https://segmentfault.com/a/11...
    https://snailclimb.top/JavaGu...
    感谢两位大佬的文章，受益匪浅

    java
    liudenny
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