一 绢陌、java虛擬機(jī)底層結(jié)構(gòu)詳解
我們知道凛剥，一個JVM實例的行為不光是它自己的事噪猾，還涉及到它的子系統(tǒng)地消、存儲區(qū)域、數(shù)據(jù)類型和指令這些部分畏妖，它們描述了JVM的一個抽象的內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)脉执，其目的不光規(guī)定實現(xiàn)JVM時它內(nèi)部的體系結(jié)構(gòu)，更重要的是提供了一種方式戒劫，用于嚴(yán)格定義實現(xiàn)時的外部行為半夷。每個JVM都有兩種機(jī)制婆廊，一個是裝載具有合適名稱的類(類或是接口)，叫做類裝載子系統(tǒng)巫橄；另外的一個負(fù)責(zé)執(zhí)行包含在已裝載的類或接口中的指令淘邻，叫做運(yùn)行引擎。每個JVM又包括方法區(qū)湘换、堆宾舅、Java棧、程序計數(shù)器和本地方法棧這五個部分彩倚，這幾個部分和類裝載機(jī)制與運(yùn)行引擎機(jī)制一起組成的體系結(jié)構(gòu)圖為： JVM的每個實例都有一個它自己的方法域和一個堆筹我，運(yùn)行于JVM內(nèi)的所有的線程都共享這些區(qū)域；當(dāng)虛擬機(jī)裝載類文件的時候帆离，它解析其中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)所包含的類信息蔬蕊，并把它們放到方法域中；當(dāng)程序運(yùn)行的時候哥谷，JVM把程序初始化的所有對象置于堆上岸夯；而每個線程創(chuàng)建的時候，都會擁有自己的程序計數(shù)器和Java棧们妥，其中程序計數(shù)器中的值指向下一條即將被執(zhí)行的指令猜扮，線程的Java棧則存儲為該線程調(diào)用Java方法的狀態(tài)；本地方法調(diào)用的狀態(tài)被存儲在本地方法棧监婶，該方法棧依賴于具體的實現(xiàn)破镰。
下面分別對這幾個部分進(jìn)行說明。
執(zhí)行引擎處于JVM的核心位置压储，在Java虛擬機(jī)規(guī)范中鲜漩，它的行為是由指令集所決定的。盡管對于每條指令集惋，規(guī)范很詳細(xì)地說明了當(dāng)JVM執(zhí)行字節(jié)碼遇到指令時孕似，它的實現(xiàn)應(yīng)該做什么，但對于怎么做卻言之甚少刮刑。Java虛擬機(jī)支持大約248個字節(jié)碼喉祭。每個字節(jié)碼執(zhí)行一種基本的CPU運(yùn)算,例如,把一個整數(shù)加到寄存器,子程序轉(zhuǎn)移等。Java指令集相當(dāng)于Java程序的匯編語言雷绢。
Java指令集中的指令包含一個單字節(jié)的操作符,用于指定要執(zhí)行的操作,還有0個或多個操作數(shù),提供操作所需的參數(shù)或數(shù)據(jù)泛烙。許多指令沒有操作數(shù),僅由一個單字節(jié)的操作符構(gòu)成。
[圖片上傳中翘紊。蔽氨。。（2）]
JVM寄存器
pc: Java程序計數(shù)器；
optop: 指向操作數(shù)棧頂端的指針鹉究；
frame: 指向當(dāng)前執(zhí)行方法的執(zhí)行環(huán)境的指針宇立；。
vars: 指向當(dāng)前執(zhí)行方法的局部變量區(qū)第一個變量的指針自赔。
JVM棧結(jié)構(gòu)
局部變量區(qū)
每個Java方法使用一個固定大小的局部變量集妈嘹。它們按照與vars寄存器的字偏移量來尋址。局部變量都是32位的绍妨。長整數(shù)和雙精度浮點(diǎn)數(shù)占據(jù)了兩個局部變量的空間,卻按照第一個局部變量的索引來尋址润脸。(例如,一個具有索引n的局部變量,如果是一個雙精度浮點(diǎn)數(shù),那么它實際占據(jù)了索引n和n+1所代表的存儲空間)虛擬機(jī)規(guī)范并不要求在局部變量中的64位的值是64位對齊的。虛擬機(jī)提供了把局部變量中的值裝載到操作數(shù)棧的指令,也提供了把操作數(shù)棧中的值寫入局部變量的指令他去。
運(yùn)行環(huán)境區(qū)
在運(yùn)行環(huán)境中包含的信息用于動態(tài)鏈接,正常的方法返回以及異常捕捉毙驯。
操作數(shù)棧區(qū)
機(jī)器指令只從操作數(shù)棧中取操作數(shù),對它們進(jìn)行操作,并把結(jié)果返回到棧中
例子展示
上面對虛擬機(jī)的各個部分進(jìn)行了比較詳細(xì)的說明，下面通過一個具體的例子來分析它的運(yùn)行過程孤页。
虛擬機(jī)通過調(diào)用某個指定類的方法main啟動尔苦，傳遞給main一個字符串?dāng)?shù)組參數(shù)涩馆，使指定的類被裝載行施，同時鏈接該類所使用的其它的類型，并且初始化它們魂那。例如對于程序：
class HelloApp
{ public static void main(String[] args) { System.out.println("Hello World!"); for (int i = 0; i < args.length; i++ ) { System.out.println(args[i]); } }}
編譯后在命令行模式下鍵入： Java HelloApp run virtual machine
將通過調(diào)用HelloApp的方法main來啟動java虛擬機(jī)蛾号，傳遞給main一個包含三個字符串"run"、"virtual"鲜结、"machine"的數(shù)組∨剩現(xiàn)在我們略述虛擬機(jī)在執(zhí)行HelloApp時可能采取的步驟。
開始試圖執(zhí)行類HelloApp的main方法，發(fā)現(xiàn)該類并沒有被裝載壤圃，也就是說虛擬機(jī)當(dāng)前不包含該類的二進(jìn)制代表，于是虛擬機(jī)使用ClassLoader試圖尋找這樣的二進(jìn)制代表憋沿。如果這個進(jìn)程失敗悯舟，則拋出一個異常。類被裝載后同時在main方法被調(diào)用之前，必須對類HelloApp與其它類型進(jìn)行鏈接然后初始化程癌。鏈接包含三個階段：檢驗，準(zhǔn)備和解析。檢驗檢查被裝載的主類的符號和語義，準(zhǔn)備則創(chuàng)建類或接口的靜態(tài)域以及把這些域初始化為標(biāo)準(zhǔn)的默認(rèn)值筐赔，解析負(fù)責(zé)檢查主類對其它類或接口的符號引用贿肩，在這一步它是可選的茬射。類的初始化是對類中聲明的靜態(tài)初始化函數(shù)和靜態(tài)域的初始化構(gòu)造方法的執(zhí)行萧恕。一個類在初始化之前它的父類必須被初始化刚梭。整個過程如下：
[圖片上傳中。票唆。朴读。（3）]
二、類的生命周期（上）類的加載和連接
類加載器走趋，顧名思義衅金，類加載器（class loader）用來加載 Java 類到 Java 虛擬機(jī)中。一般來說，Java 虛擬機(jī)使用 Java 類的方式如下：Java 源程序（.java 文件）在經(jīng)過 Java 編譯器編譯之后就被轉(zhuǎn)換成 Java 字節(jié)代碼（.class 文件）氮唯。類加載器負(fù)責(zé)讀取 Java 字節(jié)代碼鉴吹，并轉(zhuǎn)換成 java.lang.Class類的一個實例。每個這樣的實例用來表示一個 Java 類惩琉。通過此實例的 newInstance()方法就可以創(chuàng)建出該類的一個對象豆励。實際的情況可能更加復(fù)雜，比如 Java 字節(jié)代碼可能是通過工具動態(tài)生成的瞒渠，也可能是通過網(wǎng)絡(luò)下載的肆糕。基本上所有的類加載器都是 java.lang.ClassLoader類的一個實例在孝。其實我們研究類加載器主要研究的就是類的生命周期
首先來了解一下jvm（java虛擬機(jī)）中的幾個比較重要的內(nèi)存區(qū)域诚啃，這幾個區(qū)域在java類的生命周期中扮演著比較重要的角色：
方法區(qū)：在java的虛擬機(jī)中有一塊專門用來存放已經(jīng)加載的類信息、常量私沮、靜態(tài)變量以及方法代碼的內(nèi)存區(qū)域始赎，叫做方法區(qū)。
常量池：常量池是方法區(qū)的一部分仔燕，主要用來存放常量和類中的符號引用等信息造垛。
堆區(qū)： 用于存放類的對象實例。
棧區(qū)： 也叫java虛擬機(jī)棧晰搀，是由一個一個的棧幀組成的后進(jìn)先出的棧式結(jié)構(gòu)五辽，棧楨中存放方法運(yùn)行時產(chǎn)生的局部變量、方法出口等信息外恕。當(dāng)調(diào)用一個方法時杆逗，虛擬機(jī)棧中就會創(chuàng)建一個棧幀存放這些數(shù)據(jù)，當(dāng)方法調(diào)用完成時鳞疲，棧幀消失罪郊，如果方法中調(diào)用了其他方法，則繼續(xù)在棧頂創(chuàng)建新的棧楨尚洽。類的生命周期
當(dāng)我們編寫一個java的源文件后悔橄，經(jīng)過編譯會生成一個后綴名為class的文件，這種文件叫做字節(jié)碼文件腺毫，只有這種字節(jié)碼文件才能夠在java虛擬機(jī)中運(yùn)行癣疟，java類的生命周期就是指一個class文件從加載到卸載的全過程。一個java類的完整的生命周期會經(jīng)歷加載潮酒、連接睛挚、初始化、使用澈灼、和卸載五個階段竞川，當(dāng)然也有在加載或者連接之后沒有被初始化就直接被使用的情況店溢，這里我們主要來研究類加載器所執(zhí)行的部分，也就是加載委乌，鏈接和初始化床牧。如圖所示：
2耳贬、連接
–驗證：確保被加載的類的正確性
–準(zhǔn)備：為類的靜態(tài)變量分配內(nèi)存踏堡，并將其初始化為默認(rèn)值
–解析：把類中的符號引用轉(zhuǎn)換為直接引用
3、初始化：為類的靜態(tài)變量賦予正確的初始值
從上邊我們可以看出類的靜態(tài)變量賦了兩回值咒劲。這是為什么呢顷蟆？原因是，在連接過程中時為靜態(tài)變量賦值為默認(rèn)值，也就是說，只要是你定義了靜態(tài)變量鸟款，不管你開始給沒給它設(shè)置，我系統(tǒng)都為他初始化一個默認(rèn)值削樊。到了初始化過程，系統(tǒng)就檢查是否用戶定義靜態(tài)變量時有沒有給設(shè)置初始化值兔毒，如果有就把靜態(tài)變量設(shè)置為用戶自己設(shè)置的初始化值漫贞，如果沒有還是讓靜態(tài)變量為初始化值
類的加載、連接和初始化
[圖片上傳中眼刃。绕辖。摇肌。（8）]
類的加載
類的加載指的是將類的.class文件中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存中擂红，將其放在運(yùn)行時數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)內(nèi)，然后在堆區(qū)創(chuàng)建一個java.lang.Class對象围小，用來封裝類在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 昵骤。這里的class對象其實就像一面鏡子一樣，外面是類的源程序肯适，里面是class對象变秦，它實時的反應(yīng)了類的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和信息。
加載.class文件的方式
1框舔、從本地系統(tǒng)中直接加載
2蹦玫、通過網(wǎng)絡(luò)下載.class文件
3赎婚、從zip，jar等歸檔文件中加載.class文件
4樱溉、從專有數(shù)據(jù)庫中提取.class文件
5挣输、將Java源文件動態(tài)編譯為.class文件
類的加載過程
[圖片上傳中。福贞。撩嚼。（9）]
結(jié)論：
1、類的加載的最終產(chǎn)品是位于堆區(qū)中的Class對象
2挖帘、Class對象封裝了類在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完丽，并且向Java程序員提供了訪問方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口
Java虛擬機(jī)給我們提供了兩種類加載器：
1、Java虛擬機(jī)自帶的加載器
1）根類加載器（使用C++編寫拇舀，程序員無法在Java代碼中獲得該類）
2）擴(kuò)展加載器逻族，使用Java代碼實現(xiàn)
3）系統(tǒng)加載器（應(yīng)用加載器），使用Java代碼實現(xiàn)
2骄崩、用戶自定義的類加載器
java.lang.ClassLoader的子類
用戶可以定制類的加載方式
我們看一下API對ClassLoader的介紹：
類加載器是負(fù)責(zé)加載類的對象瓷耙。ClassLoader 類是一個抽象類。如果給定類的二進(jìn)制名稱刁赖，那么類加載器會試圖查找或生成構(gòu)成類定義的數(shù)據(jù)搁痛。一般策略是將名稱轉(zhuǎn)換為某個文件名，然后從文件系統(tǒng)讀取該名稱的“類文件”宇弛。每個class對象都包含一個對定義它的 ClassLoader 的引用鸡典。
我們再來看一下Class類的一個方法getClassLoader
public ClassLoader getClassLoader()
返回該類的類加載器。有些實現(xiàn)可能使用 null 來表示根類加載器枪芒。如果該類由根類加載器加載彻况，則此方法在這類實現(xiàn)中將返回 null。
下面我們來看一個小例子來驗證一下：
[圖片上傳中舅踪。纽甘。。（12）]
看一下打印結(jié)果抽碌，一目了然：
[圖片上傳中悍赢。。货徙。（14）]
從上面打印結(jié)果可以看出，第一個為null蠢棱，也就是它用根類加載器加載的亿鲜，第二個是我們自己寫的類垒探，也就是說构挤，我們自己寫的那個類用sun.misc.Launcher$AppClassLoader@1372a1a加載器加載的呀邢，我們可以看到APP，也就是應(yīng)用類加載器剪验，也就是系統(tǒng)加載器
還記得我們以前用過的動態(tài)代理吧，InvocationHandler灯萍，當(dāng)我們利用proxy對象調(diào)用newProxyInstance建立一個代理類時真屯，我們要給他傳一個ClassLoader凉馆，也就是類加載器京革，如下：
[圖片上傳中。咬扇。甲葬。（15）]
當(dāng)時我們學(xué)習(xí)的時候，只知道這里的loader隨便給他設(shè)置一個類的類加載器就可以⌒负兀現(xiàn)在我們來想想為什么這里需要一個類加載器呢经窖？我們知道這個newProxyInstance是動態(tài)的給我們生成一個代理類，然后根據(jù)這個代理類生成一個代理對象梭灿。動態(tài)生成這個代理類之后我們不得把他加載到內(nèi)存里嗎画侣，加載到內(nèi)存里我們才可以用他。用什么加載到內(nèi)存里胎源，只有類加載器棉钧，所以我們要給他指定一個類加載器。
類加載器并不需要等到某個類被“首次主動使用”時再加載它 涕蚤。JVM規(guī)范允許類加載器在預(yù)料某個類將要被使用時就預(yù)先加載它宪卿，如果在預(yù)先加載的過程中遇到了.class文件缺失或存在錯誤，類加載器必須在程序首次主動使用該類時才報告錯誤（LinkageError錯誤） 如果這個類一直沒有被程序主動使用万栅，那么類加載器就不會報告錯誤 佑钾。大家在做web開發(fā)的時候有可能會出現(xiàn)這種問題，比如我們在做[測試](http://lib.csdn.net/base/softwaretest)的時候是用的jdk1.6烦粒，而我們在部署的時候我們用的是jdk1.5.這時候就很可能匯報LinkageError錯誤，版本不兼容扰她。
類的連接
類被加載后兽掰，就進(jìn)入連接階段。連接就是將已經(jīng)讀入到內(nèi)存的類的二進(jìn)制數(shù)據(jù)合并到虛擬機(jī)的運(yùn)行時環(huán)境中去徒役。
驗證：當(dāng)一個類被加載之后孽尽，必須要驗證一下這個類是否合法，比如這個類是不是符合字節(jié)碼的格式忧勿、變量與方法是不是有重復(fù)杉女、數(shù)據(jù)類型是不是有效、繼承與實現(xiàn)是否合乎標(biāo)準(zhǔn)等等鸳吸⊙妫總之，這個階段的目的就是保證加載的類是能夠被jvm所運(yùn)行晌砾。很多人都感覺坎拐，既然這個類都通過編譯加載到內(nèi)存里了，那肯定就是合法的了，為什么還要驗證呢廉白，這是因為這里的驗證時為了避免有人惡意編寫class文件个初，也就是說并不是通過編譯得到的class文件乖寒。所以這里驗證其實是檢查的class文件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否符合字節(jié)碼的要求
準(zhǔn)備：準(zhǔn)備階段的工作就是為類的靜態(tài)變量分配內(nèi)存并設(shè)為jvm默認(rèn)的初值猴蹂，對于非靜態(tài)的變量，則不會為它們分配內(nèi)存楣嘁。有一點(diǎn)需要注意磅轻，這時候，靜態(tài)變量的初值為jvm默認(rèn)的初值逐虚，而不是我們在程序中設(shè)定的初值聋溜。jvm默認(rèn)的初值是這樣的：基本類型（int、long叭爱、short撮躁、char、byte买雾、boolean把曼、float、double）的默認(rèn)值為0漓穿。引用類型的默認(rèn)值為null嗤军。常量的默認(rèn)值為我們程序中設(shè)定的值，比如我們在程序中定義final static int a = 100晃危，則準(zhǔn)備階段中a的初值就是100叙赚。
解析：這一階段的任務(wù)就是把常量池中的符號引用轉(zhuǎn)換為直接引用。那么什么是符號引用僚饭，什么又是直接引用呢震叮？我們來舉個例子：我們要找一個人，我們現(xiàn)有的信息是這個人的身份證號是1234567890鳍鸵。只有這個信息我們顯然找不到這個人苇瓣，但是通過公安局的身份系統(tǒng)，我們輸入1234567890這個號之后权纤，就會得到它的全部信息：比如山東省濱州市濱城區(qū)18號張三钓简，通過這個信息我們就能找到這個人了。這里汹想，123456790就好比是一個符號引用外邓，而山東省濱州市濱城區(qū)18號張三就是直接引用。在內(nèi)存中也是一樣古掏，比如我們要在內(nèi)存中找一個類里面的一個叫做show的方法损话，顯然是找不到。但是在解析階段，jvm就會把show這個名字轉(zhuǎn)換為指向方法區(qū)的的一塊內(nèi)存地址丧枪，比如c17164光涂，通過c17164就可以找到show這個方法具體分配在內(nèi)存的哪一個區(qū)域了。這里show就是符號引用拧烦，而c17164就是直接引用忘闻。在解析階段，jvm會將所有的類或接口名恋博、字段名齐佳、方法名轉(zhuǎn)換為具體的內(nèi)存地址。
類的初始化:在類的生命周期執(zhí)行完加載和連接之后就開始了類的初始化债沮。在類的初始化階段炼吴，java虛擬機(jī)執(zhí)行類的初始化語句，為類的靜態(tài)變量賦值疫衩，在程序中硅蹦，類的初始化有兩種途徑：（1）在變量的聲明處賦值。（2）在靜態(tài)代碼塊處賦值闷煤，比如下面的代碼童芹，a就是第一種初始化，b就是第二種初始化
[圖片上傳中曹傀。辐脖。。（18）]
靜態(tài)變量的聲明和靜態(tài)代碼塊的初始化都可以看做靜態(tài)變量的初始化皆愉，類的靜態(tài)變量的初始化是有順序的嗜价。順序為類文件從上到下進(jìn)行初始化，想到這幕庐，想起來一個很無恥的面試題久锥，分享給大家看一下：
大家先看看這里的程序會輸出什么？
不知道大家的答案是什么冤寿，如果不介意的話可以把你的答案寫到評論上歹苦，看看有多少人的答案和你一樣的。我先說說我剛開始的答案吧督怜。我認(rèn)為會輸出：
counter1 = 1
Counter2 = 1
不知道大家的答案是不是這個殴瘦，反正我的是。下面我們來看一下正確答案：
[圖片上傳中号杠。蚪腋。丰歌。（22）]
不知道你做對沒有，反正我剛開始做錯了屉凯。好立帖，現(xiàn)在我來解釋一下為什么會是這個答案。在給出解釋之前悠砚，我們先來看一個概念：
Java程序?qū)︻惖氖褂梅绞娇煞譃閮煞N
主動使用
被動使用
?所有的Java虛擬機(jī)實現(xiàn)必須在每個類或接口被Java程序“首次主動使用”時才初始化他們
主動使用（六種）
–創(chuàng)建類的實例
–訪問某個類或接口的靜態(tài)變量晓勇，或者對該靜態(tài)變量賦值
–調(diào)用類的靜態(tài)方法
–反射（如Class.forName(“com.bzu.csh.Test”)）
–初始化一個類的子類
–Java虛擬機(jī)啟動時被標(biāo)明為啟動類的類（Java Test）
OK，我們開始解釋一下上面的答案哩簿，程序開始運(yùn)行宵蕉，首先執(zhí)行main方法酝静，執(zhí)行main方法第一條語句节榜，調(diào)用Singleton類的靜態(tài)方法，這里調(diào)用Singleton類的靜態(tài)方法就是主動使用Singleton類别智。所以開始加載Singleton類宗苍。在加載Singleton類的過程中，首先對靜態(tài)變量賦值為默認(rèn)值薄榛，
Singleton=null
counter1 = 0
Counter2 = 0
給他們賦值完默認(rèn)值值之后讳窟，要進(jìn)行的就是對靜態(tài)變量初始化，對聲明時已經(jīng)賦值的變量進(jìn)行初始化敞恋。我們上面提到過丽啡，初始化是從類文件從上到下賦值的。所以首先給Singleton賦值硬猫，給它賦值补箍，就要執(zhí)行它的構(gòu)造方法，然后執(zhí)行counter1++;counter2++;所以這里的counter1 = 1;counter2 = 1;執(zhí)行完這個初始化之后啸蜜，然后執(zhí)行counter2的初始化坑雅，我們聲明的時候給他初始化為0 了，所以counter2 的值又變?yōu)榱?.初始化完之后執(zhí)行輸出衬横。所以這是的
counter1 = 1
counter2 = 0
類初始化步驟
（1）假如一個類還沒有被加載或者連接裹粤，那就先加載和連接這個類
（2）假如類存在直接的父類，并且這個父類還沒有被初始化蜂林，那就先初始化直接的父類
（3）假如類中存在初始化語句遥诉，那就直接按順序執(zhí)行這些初始化語句
在上邊我們我們說了java虛擬機(jī)實現(xiàn)必須在每個類或接口被Java程序“首次主動使用”時才初始化他們，上面也舉出了六種主動使用的說明噪叙。除了上述六種情形咆爽，其他使用Java類的方式都被看作是被動使用，不會導(dǎo)致類的初始化宿稀。程序中對子類的“主動使用”會導(dǎo)致父類被初始化哈垢；但對父類的“主動”使用并不會導(dǎo)致子類初始化（不可能說生成一個Object類的對象就導(dǎo)致系統(tǒng)中所有的子類都會被初始化）
注：調(diào)用ClassLoader類的loadClass方法加載一個類，并不是對類的主動使用，不會導(dǎo)致類的初始化猫缭。
當(dāng)java虛擬機(jī)初始化一個類時葱弟，要求它的所有的父類都已經(jīng)被初始化，但這條規(guī)則并不適用于接口猜丹。
在初始化一個類時芝加，并不會先初始化它所實現(xiàn)的接口
在初始化一個接口時，并不會先初始化它的父接口
因此射窒，一個父接口并不會因為它的子接口或者實現(xiàn)類的初始化而初始化藏杖。只有當(dāng)程序首次使用特定接口的靜態(tài)變量時，才會導(dǎo)致該接口的初始化脉顿。只有當(dāng)程序訪問的靜態(tài)變量或靜態(tài)方法確實在當(dāng)前類或當(dāng)前接口中定義時蝌麸，才可以認(rèn)為是對類或接口的主動使用 。如果是調(diào)用的子類的父類屬性艾疟，那么子類不會被初始化来吩。
一蔽莱、Java垃圾回收機(jī)制
Java 的垃圾回收器要負(fù)責(zé)完成3 件任務(wù)：
1.分配內(nèi)存
2.確保被引用的對象的內(nèi)存不被錯誤回收
3.回收不再被引用的對象的內(nèi)存空間弟疆。
垃圾回收是一個復(fù)雜而且耗時的操作。如果JVM 花費(fèi)過多的時間在垃圾回收上盗冷，則勢必會影響應(yīng)用的運(yùn)行性能怠苔。一般情況下，當(dāng)垃圾回收器在進(jìn)行回收操作的時候仪糖，整個應(yīng)用的執(zhí)行是被暫時中止（stop-the-world）的柑司。這是因為垃圾回收器需要更新應(yīng)用中所有對象引用的實際內(nèi)存地址。不同的硬件平臺所能支持的垃圾回收方式也不同乓诽。比如在多CPU 的平臺上帜羊，就可以通過并行的方式來回收垃圾。而單CPU 平臺則只能串行進(jìn)行鸠天。不同的應(yīng)用所期望的垃圾回收方式也會有所不同讼育。服務(wù)器端應(yīng)用可能希望在應(yīng)用的整個運(yùn)行時間中，花在垃圾回收上的時間總數(shù)越小越好稠集。而對于與用戶交互的應(yīng)用來說奶段，則可能希望所垃圾回收所帶來的應(yīng)用停頓的時間間隔越小越好。對于這種情況剥纷，JVM 中提供了多種垃圾回收方法以及對應(yīng)的性能調(diào)優(yōu)參數(shù)痹籍，應(yīng)用可以根據(jù)需要來進(jìn)行定制。
二晦鞋、判斷對象是否該被回收算法
1.引用計數(shù)算法
給對象添加一個引用計數(shù)器蹲缠，每當(dāng)有一個地方引用它時棺克，計數(shù)器值就加1，當(dāng)引用失效時线定，計數(shù)器值就減1娜谊；任何時刻計數(shù)器值都為0時對象就表示它不可能被使用了。這個算法實現(xiàn)簡單斤讥，但很難解決對象之間循環(huán)引用的問題纱皆，因此Java并沒有用這種算法！這是很多人都誤解了的地方芭商。
2.根搜索算法
通過一系列名為“GC ROOT”的對象作為起始點(diǎn)派草，從這些結(jié)點(diǎn)開始向下搜索，搜索所走過的路徑稱為引用鏈铛楣，當(dāng)一個對象到GC ROOT沒有任何引用鏈相連時近迁，則證明這個對象是不可用的。如果對象在進(jìn)行根搜索后發(fā)現(xiàn)沒有與GC ROOT相連接的引用鏈蛉艾，則會被第一次第標(biāo)記钳踊，并看此對象是否需要執(zhí)行finalize()方法（忘記finalize()這個方法吧，它可以被try-finally或其他方式代替的）勿侯，當(dāng)?shù)诙伪粯?biāo)記時，對象就會被回收缴罗。
三助琐、Java虛擬機(jī)基本垃圾回收算法：
1.標(biāo)記-清除（Mark-Sweep）
此算法執(zhí)行分兩階段。第一階段從引用根節(jié)點(diǎn)開始標(biāo)記所有被引用的對象面氓，第二階段遍歷整個堆兵钮，把未標(biāo)記的對象清除。它停止所有工作舌界，收集器從根開始訪問每一個活躍的節(jié)點(diǎn)掘譬，標(biāo)記它所訪問的每一個節(jié)點(diǎn)。走過所有引用后呻拌，收集就完成了葱轩，然后就對堆進(jìn)行清除（即對堆中的每一個對象進(jìn)行檢查），所有沒有標(biāo)記的對象都作為垃圾回收并返回空閑列表藐握。下圖 展示了垃圾收集之前的堆靴拱，陰影塊是垃圾，因為用戶程序不能到達(dá)它們：
可到達(dá)和不可到達(dá)的對象
[圖片上傳中猾普。袜炕。。（24）]
標(biāo)記-清除實現(xiàn)起來很簡單初家，可以容易地回收循環(huán)的結(jié)構(gòu)偎窘，并且不像引用計數(shù)那樣增加編譯器或者賦值函數(shù)的負(fù)擔(dān)乌助。但是它也有不足 ―― 收集暫停可能會很長陌知，在清除階段整個堆都是可訪問的眷茁，這對于可能有頁面交換的堆的虛擬內(nèi)存系統(tǒng)有非常負(fù)面的性能影響。
標(biāo)記-清除的最大問題是纵诞，每一個活躍的（即已分配的）對象上祈，不管是不是可到達(dá)的，在清除階段都是可以訪問的浙芙。因為很多對象都可能成為垃圾登刺，這意思著收集器花費(fèi)大量精力去檢查并處理垃圾。標(biāo)記-清除收集器還容易使堆產(chǎn)生碎片嗡呼，這會產(chǎn)生區(qū)域性問題并可以造成分配失敗纸俭，即使看來有足夠的自由內(nèi)存可用。此算法需要暫停整個應(yīng)用南窗，同時揍很，會產(chǎn)生內(nèi)存碎片。
[圖片上傳中万伤。窒悔。。（25）]
2.復(fù)制（Copying）
此算法把內(nèi)存空間劃為兩個相等的區(qū)域敌买，每次只使用其中一個區(qū)域简珠。垃圾回收時，遍歷當(dāng)前使用區(qū)域虹钮，把正在使用中的對象復(fù)制到另外一個區(qū)域中聋庵。次算法每次只處理正在使用中的對象，因此復(fù)制成本比較小芙粱，同時復(fù)制過去以后還能進(jìn)行相應(yīng)的內(nèi)存整理祭玉，不過出現(xiàn)“碎片”問題。當(dāng)然春畔，此算法的缺點(diǎn)也是很明顯的脱货，就是需要兩倍內(nèi)存空間。
[圖片上傳中拐迁。蹭劈。。（28）]
3.標(biāo)記-整理（Mark-Compact）
此算法結(jié)合了“標(biāo)記-清除”和“復(fù)制”兩個算法的優(yōu)點(diǎn)线召。也是分兩階段铺韧，第一階段從根節(jié)點(diǎn)開始標(biāo)記所有被引用對象，第二階段遍歷整個堆缓淹，把清除未標(biāo)記對象并且把存活對象“壓縮”到堆的其中一塊哈打，按順序排放塔逃。此算法避免了“標(biāo)記-清除”的碎片問題，同時也避免了“復(fù)制”算法的空間問題料仗。
[圖片上傳中湾盗。。立轧。（30）]
4.增量收集（Incremental Collecting）
實施垃圾回收算法格粪，即：在應(yīng)用進(jìn)行的同時進(jìn)行垃圾回收。不知道什么原因JDK5.0中的收集器沒有使用這種算法的氛改。
5.堆內(nèi)存的分代回收
[圖片上傳中疆导。。葛躏。（33）]
新生代（Young）
新生代包括兩個區(qū)：Eden區(qū)和Survivor區(qū)澈段，其中Survivor區(qū)一般也分成兩塊，簡稱Survivor1 Space 和 Survivor2 Space （或者From Space 和 To Space）舰攒。新生代通常存活時間較短败富，因此基于標(biāo)記清除復(fù)制算法來進(jìn)行回收，掃描出存活的對象芒率，并復(fù)制到一塊新的完全未使用的空間中囤耳，對應(yīng)于新生代，就是在Eden和From或To之間copy偶芍。新生代采用空閑指針的方式來控制GC觸發(fā)，指針保持最后一個分配的對象在新生代區(qū)間的位置德玫，當(dāng)有新的對象要分配內(nèi)存時匪蟀，用于檢查空間是否足夠，不夠就觸發(fā)GC宰僧。當(dāng)連續(xù)分配對象時材彪，對象會逐漸從eden到Survior，最后到舊生代琴儿。
可以采用串行處理和并行處理器
老年代（Old）
在垃圾回收多次段化，如果對象仍然存活，并且新生代的空間不夠造成，則對象會存放在老年代显熏。
在老年代采用的是 標(biāo)記清除壓縮算法。因為老年代的對象一般存活時間比較長晒屎，每次標(biāo)記清除之后喘蟆，會有很多的零碎空間缓升，這個就是所謂的浮動垃圾。當(dāng)老年代的零碎空間不足以分配一個大的對象的時候蕴轨，就會采用壓縮算法港谊。在壓縮的時候，應(yīng)用需要暫停橙弱。
可以采用串行處理歧寺，并行處理器，以及并發(fā)處理器棘脐。
持久代（Permanent)
這部分空間主要存放Java方法區(qū)的數(shù)據(jù)以及啟動類加載器加載的對象斜筐。這一部分對象通常不會被回收。所以持久代空間在默認(rèn)的情況下是不會被垃圾回收的荆残。
由于把內(nèi)存空間分為三塊奴艾，一般把新生代的GC稱為minor GC ，把老年代的GC成為 full GC内斯，所謂full gc 會先出發(fā)一次minor gc蕴潦，然后在進(jìn)行老年代的GC。
具體的過程如下：
首先想eden區(qū)申請分配空間俘闯，如果空間夠潭苞，就直接進(jìn)行分配，否則進(jìn)行一次Minor GC真朗。minor GC 首先會對Eden區(qū)的對象進(jìn)行標(biāo)記此疹，標(biāo)記出來存活的對象。然后把存活的對象copy到From空間遮婶。如果From空間足夠蝗碎，則回收eden區(qū)可回收的對象。如果from內(nèi)存空間不夠旗扑，則把From空間存活的對象復(fù)制到To區(qū)蹦骑，如果TO區(qū)的內(nèi)存空間也不夠的話，則把To區(qū)存活的對象復(fù)制到老年代臀防。如果老年代空間也不夠（或者達(dá)到觸發(fā)老年年垃圾回收條件的話）則觸發(fā)一次full GC眠菇。
四、探秘Java虛擬機(jī) gc的監(jiān)控
[圖片上傳中袱衷。捎废。。（34）]
2致燥、常用的內(nèi)存區(qū)域調(diào)節(jié)參數(shù)
-Xms：初始堆大小登疗，默認(rèn)為物理內(nèi)存的1/64(<1GB)；默認(rèn)(MinHeapFreeRatio參數(shù)可以調(diào)整)空余堆內(nèi)存小于40%時篡悟，JVM就會增大堆直到-Xmx的最大限制
-Xmx：最大堆大小谜叹，默認(rèn)(MaxHeapFreeRatio參數(shù)可以調(diào)整)空余堆內(nèi)存大于70%時匾寝，JVM會減少堆直到 -Xms的最小限制
-Xmn：新生代的內(nèi)存空間大小，注意：此處的大小是（eden+ 2 survivor space)荷腊。與jmap -heap中顯示的New gen是不同的艳悔。整個堆大小=新生代大小 + 老生代大小 + 永久代大小。 在保證堆大小不變的情況下女仰，增大新生代后,將會減小老生代大小猜年。此值對系統(tǒng)性能影響較大,Sun官方推薦配置為整個堆的3/8。
-XX:SurvivorRatio：新生代中Eden區(qū)域與Survivor區(qū)域的容量比值疾忍，默認(rèn)值為8乔外。兩個Survivor區(qū)與一個Eden區(qū)的比值為2:8,一個Survivor區(qū)占整個年輕代的1/10。
-Xss：每個線程的堆棧大小一罩。JDK5.0以后每個線程堆棧大小為1M,以前每個線程堆棧大小為256K杨幼。應(yīng)根據(jù)應(yīng) 用的線程所需內(nèi)存大小進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。在相同物理內(nèi)存下,減小這個值能生成更多的線程聂渊。但是操作系統(tǒng)對一個進(jìn)程內(nèi)的線程數(shù)還是有限制的差购，不能無限生成，經(jīng)驗 值在3000~5000左右汉嗽。一般小的應(yīng)用欲逃， 如果棧不是很深， 應(yīng)該是128k夠用的饼暑，大的應(yīng)用建議使用256k稳析。這個選項對性能影響比較大，需要嚴(yán)格的測試弓叛。和threadstacksize選項解釋很類似,官方文檔似乎沒有解釋,在論壇中有這樣一句話:"-Xss is translated in a VM flag named ThreadStackSize”一般設(shè)置這個值就可以了彰居。
-XX:PermSize：設(shè)置永久代(perm gen)初始值。默認(rèn)值為物理內(nèi)存的1/64撰筷。
-XX:MaxPermSize：設(shè)置持久代最大值裕菠。物理內(nèi)存的1/4。
3闭专、內(nèi)存分配方法
1）堆上分配 2）棧上分配 3）堆外分配（DirectByteBuffer或直接使用Unsafe.allocateMemory,但不推薦這種方式）
4、監(jiān)控方法
1）系統(tǒng)程序運(yùn)行時可通過jstat –gcutil來查看堆中各個內(nèi)存區(qū)域的變化以及GC的工作狀態(tài)旧烧； 2）啟動時可添加-XX:+PrintGCDetails –Xloggc:<file>輸出到日志文件來查看GC的狀況影钉； 3）jmap –heap可用于查看各個內(nèi)存空間的大小掘剪；
5）斷代法可用GC匯總
一平委、新生代可用GC
1）串行GC(Serial Copying)：client模式下默認(rèn)GC方式，也可通過-XX:+UseSerialGC來強(qiáng)制指定夺谁；默認(rèn)情況下 eden廉赔、s0肉微、s1的大小通過-XX:SurvivorRatio來控制，默認(rèn)為8蜡塌，含義 為eden:s0的比例碉纳，啟動后可通過jmap –heap [pid]來查看。
默認(rèn)情況下馏艾，僅在TLAB或eden上分配劳曹，只有兩種情況下會在老生代分配： 1、需要分配的內(nèi)存大小超過eden space大欣拍Α铁孵； 2、在配置了PretenureSizeThreshold的情況下房资，對象大小大于此值蜕劝。
默認(rèn)情況下陶夜，觸發(fā)Minor GC時： 之前Minor GC晉級到old的平均大小 < 老生代的剩余空間 < eden+from Survivor的使用空間席纽。當(dāng)HandlePromotionFailure為true捷犹，則僅觸發(fā)minor gc涉瘾；如為false户盯，則觸發(fā)full GC氧骤。
默認(rèn)情況下奈泪，新生代對象晉升到老生代的規(guī)則：
1疾棵、經(jīng)歷多次minor gc仍存活的對象戳稽，可通過以下參數(shù)來控制：以MaxTenuringThreshold值為準(zhǔn)馆蠕，默認(rèn)為15。 2惊奇、to space放不下的互躬，直接放入老生代；
2）并行GC（ParNew）：CMS GC時默認(rèn)采用颂郎，也可采用-XX:+UseParNewGC強(qiáng)制指定吼渡；垃圾回收的時候采用多線程的方式。
3）并行回收GC(Parallel Scavenge)：server模式下默認(rèn)的GC方式乓序，也可采用-XX:+UseParallelGC強(qiáng)制指定寺酪；eden、s0替劈、s1的大小可通過-XX:SurvivorRatio來控制寄雀，但默認(rèn)情況下 以-XX:InitialSurivivorRatio為準(zhǔn)，此值默認(rèn)為8陨献，代表的為新生代大小 : s0盒犹，這點(diǎn)要特別注意。
默認(rèn)情況下，當(dāng)TLAB急膀、eden上分配都失敗時沮协，判斷需要分配的內(nèi)存大小是否 >= eden space的一半大小，如是就直接在老生代上分配卓嫂；
默認(rèn)情況下的垃圾回收規(guī)則：
1慷暂、在回收前PS GC會先檢測之前每次PS GC時，晉升到老生代的平均大小是否大于老生代的剩余空間命黔，如大于則直接觸發(fā)full GC呜呐； 2、在回收后悍募，也會按照上面的規(guī)則進(jìn)行檢測蘑辑。
默認(rèn)情況下的新生代對象晉升到老生代的規(guī)則： 1、經(jīng)歷多次minor gc仍存活的對象坠宴，可通過以下參數(shù)來控制：AlwaysTenure洋魂，默認(rèn)false，表示只要minor GC時存活喜鼓，就晉升到老生代副砍；NeverTenure，默認(rèn)false庄岖，表示永不晉升到老生代豁翎；上面兩個都沒設(shè)置的情冴下，如 UseAdaptiveSizePolicy隅忿，啟動時以InitialTenuringThreshold值作為存活次數(shù)的閾值心剥，在每次ps gc后會動態(tài)調(diào)整，如不使用UseAdaptiveSizePolicy背桐，則以MaxTenuringThreshold為準(zhǔn)优烧。 2、to space放不下的链峭，直接放入老生代畦娄。
在回收后，如UseAdaptiveSizePolicy弊仪，PS GC會根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)動態(tài)調(diào)整eden熙卡、to以及TenuringThreshold的大小。如果不希望動態(tài)調(diào)整可設(shè)置 -XX:-UseAdaptiveSizePolicy励饵。如希望跟蹤每次的變化情況再膳，可在啟勱參數(shù)上增加： PrintAdaptiveSizePolicy。
二曲横、老生代可用GC
1、串行GC(Serial Copying)：client方式下默認(rèn)GC方式，可通過-XX:+UseSerialGC強(qiáng)制指定禾嫉。
觸發(fā)機(jī)制匯總： 1）old gen空間不足灾杰； 2）perm gen空間不足； 3）minor gc時的悲觀策略熙参； 4）minor GC后在eden上分配內(nèi)存仍然失斞薹汀； 5）執(zhí)行heap dump時孽椰； 6）外部調(diào)用System.gc昭娩，可通過-XX:+DisableExplicitGC來禁止。
2黍匾、并行回收GC(Parallel Scavenge)： server模式下默認(rèn)GC方式栏渺，可通過-XX:+UseParallelGC強(qiáng)制指定； 并行的線程數(shù)為當(dāng)cpu core<=8 ? cpu core : 3+(cpu core5)/8或通過-XX:ParallelGCThreads=x來強(qiáng)制指定锐涯。如ScavengeBeforeFullGC為true（默認(rèn) 值）磕诊，則先執(zhí)行minor GC。
3纹腌、并行Compacting：可通過-XX:+UseParallelOldGC強(qiáng)制指定霎终。
4、并發(fā)CMS：可通過-XX:+UseConcMarkSweepGC來強(qiáng)制指定升薯。并發(fā)的線程數(shù)默認(rèn)為:( 并行GC線程數(shù)+3)/4莱褒，也可通過ParallelCMSThreads指定。
觸發(fā)機(jī)制： 1涎劈、當(dāng)老生代空間的使用到達(dá)一定比率時觸發(fā)广凸；
Hotspot V 1.6中默認(rèn)為65%，可通過PrintCMSInitiationStatistics（此參數(shù)在V 1.5中不能用）來查看這個值到底是多少责语；可通過CMSInitiatingOccupancyFraction來強(qiáng)制指定炮障，默認(rèn)值并不是賦值在了這個值 上，是根據(jù)如下公式計算出來的： ((100 - MinHeapFreeRatio) +(double)(CMSTriggerRatio * MinHeapFreeRatio) / 100.0)/ 100.0; 其中,MinHeapFreeRatio默認(rèn)值： 40 CMSTriggerRatio默認(rèn)值： 80坤候。
2胁赢、當(dāng)perm gen采用CMS收集且空間使用到一定比率時觸發(fā)；
perm gen采用CMS收集需設(shè)置：-XX:+CMSClassUnloadingEnabled Hotspot V 1.6中默認(rèn)為65%白筹；可通過CMSInitiatingPermOccupancyFraction來強(qiáng)制指定智末，同樣，它是根據(jù)如下公式計算出來的： ((100 - MinHeapFreeRatio) +(double)(CMSTriggerPermRatio MinHeapFreeRatio) / 100.0)/ 100.0; 其中徒河，MinHeapFreeRatio默認(rèn)值： 40 CMSTriggerPermRatio默認(rèn)值： 80系馆。
3、Hotspot根據(jù)成本計算決定是否需要執(zhí)行CMS GC顽照；可通過-XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly來去掉這個動態(tài)執(zhí)行的策略由蘑。 4闽寡、外部調(diào)用了System.gc，且設(shè)置了ExplicitGCInvokesConcurrent尼酿；需要注意爷狈，在hotspot 6中，在這種情況下如應(yīng)用同時使用了NIO裳擎，可能會出現(xiàn)bug涎永。
6、GC組合
1）默認(rèn)GC組合
2）可選的GC組合
7鹿响、GC監(jiān)測
1）jstat –gcutil [pid] [intervel] [count] 2）-verbose:gc // 可以輔助輸出一些詳細(xì)的GC信息羡微；-XX:+PrintGCDetails // 輸出GC詳細(xì)信息；-XX:+PrintGCApplicationStoppedTime // 輸出GC造成應(yīng)用暫停的時間 -XX:+PrintGCDateStamps // GC發(fā)生的時間信息惶我；-XX:+PrintHeapAtGC // 在GC前后輸出堆中各個區(qū)域的大新杈蟆；-Xloggc:[file] // 將GC信息輸出到單獨(dú)的文件中指孤，建議都加上启涯，這個消耗不大，而且對查問題和調(diào)優(yōu)有很大的幫助恃轩。gc的日志拿下來后可使用GCLogViewer或 gchisto進(jìn)行分析。 3）圖形化的情況下可直接用jvisualvm進(jìn)行分析松忍。
4）查看內(nèi)存的消耗狀況
（1）長期消耗筷厘，可以直接dump鸣峭，然后MAT(內(nèi)存分析工具)查看即可
（2）短期消耗酥艳，圖形界面情況下摊溶，可使用jvisualvm的memory profiler或jprofiler。
8、系統(tǒng)調(diào)優(yōu)方法
步驟：1、評估現(xiàn)狀 2惰爬、設(shè)定目標(biāo) 3沪么、嘗試調(diào)優(yōu) 4、衡量調(diào)優(yōu) 5刊殉、細(xì)微調(diào)整
設(shè)定目標(biāo)：
1）降低Full GC的執(zhí)行頻率瓤湘？ 2）降低Full GC的消耗時間渔嚷？ 3）降低Full GC所造成的應(yīng)用停頓時間？ 4）降低Minor GC執(zhí)行頻率？ 5）降低Minor GC消耗時間欺劳？ 例如某系統(tǒng)的GC調(diào)優(yōu)目標(biāo)：降低Full GC執(zhí)行頻率的同時，盡可能降低minor GC的執(zhí)行頻率鹏往、消耗時間以及GC對應(yīng)用造成的停頓時間群凶。
衡量調(diào)優(yōu)：
1形真、衡量工具 1）打印GC日志信息：-XX:+PrintGCDetails –XX:+PrintGCApplicationStoppedTime -Xloggc: {文件名} -XX:+PrintGCTimeStamps 2）jmap：（由于每個版本jvm的默認(rèn)值可能會有改變超全，建議還是用jmap首先觀察下目前每個代的內(nèi)存大小咆霜、GC方式） ? 3）運(yùn)行狀況監(jiān)測工具：jstat、jvisualvm嘶朱、sar 蛾坯、gclogviewer
2、應(yīng)收集的信息 1）minor gc的執(zhí)行頻率疏遏；full gc的執(zhí)行頻率脉课，每次GC耗時多少？ 2）高峰期什么狀況财异？ 3）minor gc回收的效果如何倘零？survivor的消耗狀況如何，每次有多少對象會進(jìn)入老生代戳寸？ 4）full gc回收的效果如何呈驶？（簡單的memory leak判斷方法） 5）系統(tǒng)的load、cpu消耗疫鹊、qps or tps袖瞻、響應(yīng)時間
QPS每秒查詢率：是對一個特定的查詢服務(wù)器在規(guī)定時間內(nèi)所處理流量多少的衡量標(biāo)準(zhǔn)司致。在因特網(wǎng)上，作為域名服務(wù)器的機(jī)器性能經(jīng)常用每秒查詢率來衡量聋迎。對應(yīng)fetches/sec脂矫，即每秒的響應(yīng)請求數(shù)，也即是最大吞吐能力霉晕。 TPS(Transaction Per Second)：每秒鐘系統(tǒng)能夠處理的交易或事務(wù)的數(shù)量庭再。
嘗試調(diào)優(yōu)：
注意Java RMI的定時GC觸發(fā)機(jī)制，可通過：-XX:+DisableExplicitGC來禁止或通過 -Dsun.rmi.dgc.server.gcInterval=3600000來控制觸發(fā)的時間牺堰。
1）降低Full GC執(zhí)行頻率 – 通常瓶頸 老生代本身占用的內(nèi)存空間就一直偏高佩微，所以只要稍微放點(diǎn)對象到老生代，就full GC了萌焰； 通常原因：系統(tǒng)緩存的東西太多； 例如：使用Oracle 10g驅(qū)動時preparedstatement cache太大谷浅； 查找辦法：現(xiàn)執(zhí)行Dump然后再進(jìn)行MAT分析扒俯；
（1）Minor GC后總是有對象不斷的進(jìn)入老生代，導(dǎo)致老生代不斷的滿 通常原因：Survivor太小了 系統(tǒng)表現(xiàn)：系統(tǒng)響應(yīng)太慢一疯、請求量太大撼玄、每次請求分配的內(nèi)存太多、分配的對象太大... 查找辦法：分析兩次minor GC之間到底哪些地方分配了內(nèi)存墩邀； 利用jstat觀察Survivor的消耗狀況掌猛，-XX:PrintHeapAtGC，輸出GC前后的詳細(xì)信息眉睹； 對于系統(tǒng)響應(yīng)慢可以采用系統(tǒng)優(yōu)化荔茬，不是GC優(yōu)化的內(nèi)容；
（2）老生代的內(nèi)存占用一直偏高 調(diào)優(yōu)方法：① 擴(kuò)大老生代的大兄窈！（減少新生代的大小或調(diào)大heap的 大心轿怠）； 減少new注意對minor gc的影響并且同時有可能造成full gc還是嚴(yán)重斋配； 調(diào)大heap注意full gc的時間的延長孔飒，cpu夠強(qiáng)悍嘛，os是32 bit的嗎艰争？ ② 程序優(yōu)化（去掉一些不必要的緩存）
（3）Minor GC后總是有對象不斷的進(jìn)入老生代 前提：這些進(jìn)入老生代的對象在full GC時大部分都會被回收 調(diào)優(yōu)方法： ① 降低Minor GC的執(zhí)行頻率坏瞄； ② 讓對象盡量在Minor GC中就被回收掉：增大Eden區(qū)、增大survivor甩卓、增大TenuringThreshold鸠匀；注意這些可能會造成minor gc執(zhí)行頻繁； ③ 切換成CMS GC：老生代還沒有滿就回收掉猛频，從而降低Full GC觸發(fā)的可能性狮崩； ④ 程序優(yōu)化：提升響應(yīng)速度蛛勉、降低每次請求分配的內(nèi)存、
（4）降低單次Full GC的執(zhí)行時間 通常原因：老生代太大了... 調(diào)優(yōu)方法：1）是并行GC嗎睦柴？ 2）升級CPU 3）減小Heap或老生代
（5）降低Minor GC執(zhí)行頻率 通常原因：每次請求分配的內(nèi)存多诽凌、請求量大 通常辦法：1）擴(kuò)大heap、擴(kuò)大新生代坦敌、擴(kuò)大eden侣诵。注意點(diǎn)：降低每次請求分配的內(nèi)存；橫向增加機(jī)器的數(shù)量分擔(dān)請求的數(shù)量狱窘。
（6）降低Minor GC執(zhí)行時間 通常原因：新生代太大了杜顺，響應(yīng)速度太慢了，導(dǎo)致每次Minor GC時存活的對象多 通常辦法：1）減小點(diǎn)新生代吧蘸炸；2）增加CPU的數(shù)量躬络、升級CPU的配置；加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度
細(xì)微調(diào)整：
首先需要了解以下情況：
① 當(dāng)響應(yīng)速度下降到多少或請求量上漲到多少時搭儒，系統(tǒng)會宕掉穷当？
② 參數(shù)調(diào)整后系統(tǒng)多久會執(zhí)行一次Minor GC，多久會執(zhí)行一次Full GC淹禾，高峰期會如何馁菜？
需要計算的量：
①每次請求平均需要分配多少內(nèi)存？系統(tǒng)的平均響應(yīng)時間是多少呢铃岔？請求量是多少汪疮、多常時間執(zhí)行一次Minor GC、Full GC毁习？
②現(xiàn)有參數(shù)下智嚷，應(yīng)該是多久一次Minor GC、Full GC蜓洪，對比真實狀況纤勒，做一定的調(diào)整；
必殺技：提升響應(yīng)速度隆檀、降低每次請求分配的內(nèi)存摇天？
9、系統(tǒng)調(diào)優(yōu)舉例
現(xiàn)象：1恐仑、系統(tǒng)響應(yīng)速度大概為100ms泉坐；2、當(dāng)系統(tǒng)QPS增長到40時裳仆，機(jī)器每隔5秒就執(zhí)行一次minor gc腕让，每隔3分鐘就執(zhí)行一次full gc，并且很快就一直full GC了；4纯丸、每次Full gc后舊生代大概會消耗400M偏形，有點(diǎn)多了。
解決方案：解決Full GC次數(shù)過多的問題
（1）降低響應(yīng)時間或請求次數(shù)觉鼻，這個需要重構(gòu)俊扭，比較麻煩；——這個是終極方法坠陈，往往能夠順利的解決問題萨惑，因為大部分的問題均是由程序自身造成的。
（2）減少老生代內(nèi)存的消耗仇矾，比較靠譜庸蔼；——可以通過分析Dump文件（jmap dump），并利用MAT查找內(nèi)存消耗的原因贮匕，從而發(fā)現(xiàn)程序中造成老生代內(nèi)存消耗的原因姐仅。
（3）減少每次請求的內(nèi)存的消耗，貌似比較靠譜刻盐；——這個是海市蜃樓萍嬉，沒有太好的辦法。
（4）降低GC造成的應(yīng)用暫停的時間——可以采用CMS GS垃圾回收器隙疚。參數(shù)設(shè)置如下：
-Xms1536m -Xmx1536m -Xmn700m -XX:SurvivorRatio=7 -XX:+UseConcMarkSweepGC -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection
-XX:CMSMaxAbortablePrecleanTime=1000 -XX:+CMSClassUnloadingEnabled -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly -XX:+DisableExplicitGC
（5）減少每次minor gc晉升到old的對象】牡溃可選方法：1） 調(diào)大新生代供屉。2）調(diào)大Survivor。3）調(diào)大TenuringThreshold溺蕉。
調(diào)大Survivor：當(dāng)前采用PS GC伶丐，Survivor space會被動態(tài)調(diào)整。由于調(diào)整幅度很小疯特，導(dǎo)致了經(jīng)常有對象直接轉(zhuǎn)移到了老生代哗魂；于是禁止Survivor區(qū)的動態(tài)調(diào)整 了，-XX:-UseAdaptiveSizePolicy漓雅，并計算Survivor Space需要的大小录别，于是繼續(xù)觀察，并做微調(diào)…邻吞。最終將Full GC推遲到2小時1次组题。
10、垃圾回收的實現(xiàn)原理
內(nèi)存回收的實現(xiàn)方法：1）引用計數(shù)：不適合復(fù)雜對象的引用關(guān)系抱冷，尤其是循環(huán)依賴的場景崔列。2）有向圖Tracing：適合于復(fù)雜對象的引用關(guān)系場景，Hotspot采用這種旺遮。常用算法：Copying赵讯、Mark-Sweep盈咳、Mark-Compact。
Hotspot從root set開始掃描有引用的對象并對Reference類型的對象進(jìn)行特殊處理边翼。 以下是Root Set的列表：1）當(dāng)前正在執(zhí)行的線程鱼响；2）全局/靜態(tài)變量；3）JVM Handles讯私；4）JNI 【 Java Native Interface 】Handles热押；
另外：minor GC只掃描新生代，當(dāng)老生代的對象引用了新生代的對象時斤寇，會采用如下的處理方式：在給對象賦引用時桶癣，會經(jīng)過一個write barrier的過程腊瑟，以便檢查是否有老生代引用新生代對象的情況雀费，如有則記錄到remember set中。并在minor gc時罐农，remember set指向的新生代對象也作為root set莫秆。
新生代串行GC(Serial Copying)：
新生代串行GC(Serial Copying)完整內(nèi)存的分配策略：
1）首先在TLAB（本地線程分配緩沖區(qū)）上嘗試分配间雀； 2）檢查是否需要在新生代上分配，如需要分配的大小小于PretenureSizeThreshold镊屎，則在eden區(qū)上進(jìn)行分配惹挟，分配成功則返回；分配失敗則繼續(xù)缝驳； 3）檢查是否需要嘗試在老生代上分配连锯，如需要，則遍歷所有代并檢查是否可在該代上分配用狱，如可以則進(jìn)行分配运怖；如不需要在老生代上嘗試分配，則繼續(xù)夏伊； 4）根據(jù)策略決定執(zhí)行新生代GC或Full GC摇展，執(zhí)行full gc時不清除soft Ref； 5）如需要分配的大小大于PretenureSizeThreshold溺忧，嘗試在老生代上分配咏连，否則嘗試在新生代上分配； 6）嘗試擴(kuò)大堆并分配鲁森； 7）執(zhí)行full gc捻勉，并清除所有soft Ref，按步驟5繼續(xù)嘗試分配刀森。
新生代串行GC(Serial Copying)完整內(nèi)存回收策略 1）檢查to是否為空踱启，不為空返回false； 2）檢查老生代剩余空間是否大于當(dāng)前eden+from已用的大小，如大于則返回true埠偿，如小于且HandlePromotionFailure為 true透罢，則檢查剩余空間是否大于之前每次minor gc晉級到老生代的平均大小，如大于返回true冠蒋，如小于返回false羽圃。 3）如上面的結(jié)果為false，則執(zhí)行full gc抖剿；如上面的結(jié)果為true朽寞，執(zhí)行下面的步驟； 4）掃描引用關(guān)系斩郎，將活的對象copy到to space脑融，如對象在minor gc中的存活次數(shù)超過tenuring_threshold或分配失敗，則往老生代復(fù)制缩宜，如仍然復(fù)制失敗肘迎，則取決于 HandlePromotionFailure，如不需要處理锻煌，直接拋出OOM妓布，并退出vm，如需處理宋梧，則保持這些新生代對象不動匣沼；
新生代可用GC-PS
完整內(nèi)存分配策略 1）先在TLAB上分配，分配失敗則直接在eden上分配捂龄； 2）當(dāng)eden上分配失敗時肛著，檢查需要分配的大小是否 >= eden space的一半，如是跺讯，則直接在老生代分配； 3）如分配仍然失敗殉农，且gc已超過頻率刀脏，則拋出OOM； 4）進(jìn)入基本分配策略失敗的模式超凳； 5）執(zhí)行PS GC愈污，在eden上分配； 6）執(zhí)行非最大壓縮的full gc轮傍，在eden上分配暂雹； 7）在舊生代上分配； 8）執(zhí)行最大壓縮full gc创夜，在eden上分配杭跪； 9）在舊生代上分配； 10）如還失敗，回到2涧尿。
最悲慘的情況系奉，分配觸發(fā)多次PS GC和多次Full GC，直到OOM姑廉。
完整內(nèi)存回收策略 1）如gc所執(zhí)行的時間超過缺亮，直接結(jié)束； 2）先調(diào)用invoke_nopolicy 2.1 先檢查是不是要嘗試scavenge桥言； 2.1.1 to space必須為空萌踱，如不為空，則返回false号阿； 2.1.2 獲取之前所有minor gc晉級到old的平均大小并鸵，并對比目前eden+from已使用的大小，取更小的一個值倦西，如老生代剩余空間小于此值能真，則返回false，如大于則返回true扰柠； 2.2 如不需要嘗試scavenge粉铐，則返回false，否則繼續(xù)卤档； 2.3 多線程掃描活的對象蝙泼，并基亍copying算法回收，回收時相應(yīng)的晉升對象到舊生代劝枣； 2.4 如UseAdaptiveSizePolicy汤踏，那么重新計算to space和tenuringThreshold的值，并調(diào)整舔腾。 3）如invoke_nopolicy返回的是false溪胶，或之前所有minor gc晉級到老生代的平均大小 > 舊生代的剩余空間，那么繼續(xù)下面的步驟稳诚，否則結(jié)束哗脖； 4）如UseParallelOldGC，則執(zhí)行PSParallelCompact扳还，如不是UseParallelOldGC才避，則執(zhí)行PSMarkSweep。
老生代并行CMS GC：
優(yōu)缺點(diǎn)：
1） 大部分時候和應(yīng)用并發(fā)進(jìn)行氨距，因此只會造成很短的暫停時間桑逝； 2）浮動垃圾，沒辦法俏让，所以內(nèi)存空間要稍微大一點(diǎn)楞遏； 3）內(nèi)存碎片茬暇，-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection 來解決； 4） 爭搶CPU橱健，這GC方式就這樣而钞； 5）多次remark，所以總的gc時間會比并行的長拘荡； 6）內(nèi)存分配臼节，free list方式，so性能稍差珊皿，對minor GC會有一點(diǎn)影響网缝； 7）和應(yīng)用并發(fā)，有可能分配和回收同時蟋定，產(chǎn)生競爭粉臊，引入了鎖，JVM分配優(yōu)先驶兜。
11扼仲、TLAB的解釋
堆內(nèi)的對象數(shù)據(jù)是各個線程所共享的，所以當(dāng)在堆內(nèi)創(chuàng)建新的對象時抄淑，就需要進(jìn)行鎖操作屠凶。鎖操作是比較耗時，因此JVM為每個線在堆上分配了一塊“自留地” ——TLAB(全稱是Thread Local Allocation Buffer)肆资，位于堆內(nèi)存的新生代矗愧，也就是Eden區(qū)。每個線程在創(chuàng)建新的對象時郑原，會首先嘗試在自己的TLAB里進(jìn)行分配唉韭，如果成功就返回，失敗了再到 共享的Eden區(qū)里去申請空間犯犁。在線程自己的TLAB區(qū)域創(chuàng)建對象失敗一般有兩個原因：一是對象太大属愤，二是自己的TLAB區(qū)剩余空間不夠。通常默認(rèn)的 TLAB區(qū)域大小是Eden區(qū)域的1%酸役，當(dāng)然也可以手工進(jìn)行調(diào)整住诸，對應(yīng)的JVM參數(shù)是-XX:TLABWasteTargetPercent〈睾矗《java虛擬機(jī)》匯總所有關(guān)鍵要點(diǎn) - 小草君技術(shù)專欄 - 博客頻道 - CSDN.NET http://blog.csdn.net/ldds_520/article/details/51932125
