JVM知識回顧
1. 簡述JDK,JRE和JVM之間的關(guān)系
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JDK：
是用于支持Java程序開發(fā)的最小環(huán)境例隆，基本上Java程序設(shè)計語言埂软、Java虛擬機么介、Java API類庫這三部分
JDK=JRE+java開發(fā)工具包
作用：java程序的開發(fā)環(huán)境
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JRE：
是支持Java程序運行的標準環(huán)境拧咳，Java API類庫中的Java SE API自己和Java虛擬機這兩部分
java運行環(huán)境=JVM+核心類庫
作用：java程序的運行環(huán)境
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JVM:
- 保證 Java程序設(shè)計語言的安全特性和java語言的跨平臺性
- 一次編譯诞挨，到處運行（Write once,run anywhere）
簡言之底靠，使用 jdk 開發(fā)的java程序揽趾，交由 JRE 來運行，由 JVM 來保證跨平臺
2. 類加載機制的作用和過程
一句話解釋：類的加載指的是將.class文件中的二進制數(shù)讀入到內(nèi)存中苛骨，將其放在運行數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)內(nèi)篱瞎，然后在堆區(qū)創(chuàng)建一個java.lang.Class對象，用來封裝類在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)痒芝。
類的加載過程包括加載俐筋、驗證、準備严衬、解析澄者、初始化五個階段
1）加載
? 在加載階段，虛擬機主要做了三件事
- 通過一個類的全限定類名來獲取其定義的二進制字節(jié)流
- 將這個字節(jié)流代表的靜態(tài)存儲結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為方法區(qū)的運行時數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
- 在堆中生成一個代表這個類的Class對象请琳，作為方法區(qū)中這些數(shù)據(jù)的訪問入口
2）驗證
? 保證被加載類的準確性
- 文件格式的驗證：驗證.class文件字節(jié)流是否符合class文件的格式規(guī)范粱挡，并且能夠被當前版本的虛擬機處理。這里主要對魔數(shù)俄精、主版本號询筏、常量池等等的校驗
- 元數(shù)據(jù)驗證：主要對字節(jié)碼描述的信息進行語義分析，以保證其描述的信息符合java語言規(guī)范的要求竖慧。比如說驗證這個類是不是有父類嫌套，類中的字段方法是不是和父類有沖突
- 字節(jié)碼驗證：這是整個驗證過程中最復(fù)雜的階段逆屡，主要是通過數(shù)據(jù)流和控制流分析，確定程序語義是合法的踱讨、符合邏輯的魏蔗。在元數(shù)據(jù)驗證階段對數(shù)據(jù)類型做出驗證后，這個階段主要對類的方法做出分析痹筛，保證類的方法在運行時不會做出危害虛擬機的事莺治。
- 符號引用驗證：他是驗證的最后一個階段，發(fā)生在虛擬機將符號引用轉(zhuǎn)化為直接引用的時候帚稠。主要是對類自身以外的信息進行校驗谣旁。目的是確保解析動作能夠完成。
3）準備
? 準備階段主要為類變量分配內(nèi)存并設(shè)置初始值
類變量（static）會分配內(nèi)存翁锡，但實例變量不會蔓挖，實例變量主要隨著對象的實例化一塊分配到j(luò)ava堆中
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這里的初始值值得是數(shù)據(jù)類型默認值夕土，不是代碼中被顯示賦予的值馆衔。比如
public static int a = 1;這里的a在準備階段過后值為0，而不是1怨绣。賦值為1的動作在初始化階段角溃。
4）解析
? 解析階段主要是虛擬機將常量池中的符號引用轉(zhuǎn)為直接引用的過程
- 符號引用：以一組符號來描述所引用的目標，可以是任何形式的字面量篮撑。classfile中的內(nèi)容减细，沒有實際含義
- 直接引用：直接引用是可以指向目標的指針、相對偏移量或者是一個能直接或間接定位到目標的句柄赢笨。和虛擬機實現(xiàn)的內(nèi)存有關(guān)未蝌，不同的虛擬機直接引用一般不同。在java進程中能夠代表真實含義的
5）初始化
? 主要為類的靜態(tài)變量賦予正確的初始值茧妒，有兩種方式
- 聲明類變量時指定初始值
- 使用靜態(tài)代碼塊為類變量指定初始值
3. 運行時數(shù)據(jù)區(qū)分為哪幾塊?說說你對每塊區(qū)域的理解(某些存儲的內(nèi)容,生命周期,作用等)
? 運行時數(shù)據(jù)區(qū)分為方法區(qū)萧吠、堆、虛擬機棧桐筏、本地方法棧纸型、程序計數(shù)器
- 程序計數(shù)器：線程私有，可以看成是當前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號指示器梅忌，用于選取下一條需要執(zhí)行的指令狰腌，也是唯一一個沒有OOM情況的區(qū)域，與線程共存亡
- Java虛擬機棧：線程私有牧氮，為JVM執(zhí)行Java方法服務(wù)琼腔，主要描述Java方法執(zhí)行的線程內(nèi)存模型，與線程共存亡
- 本地方法棧：線程私有踱葛，與虛擬機棧相似展姐，為JVM使用到的Native方法服務(wù)躁垛，Native方法多用C++寫
- Java堆：線程共享，主要用于存儲實例對象圾笨，Java中幾乎所有的對象實例都會存儲到這塊內(nèi)存中教馆，考慮到即時編譯和逃逸分析，有一部分的對象實例會分配到棧上
- 方法區(qū)：線程共享擂达，主要用于存儲被JVM加載的類信息土铺、常量、靜態(tài)變量板鬓、即時編譯器編譯后的代碼緩存等數(shù)據(jù)
- 運行時常量池：線程共享悲敷，屬于方法區(qū)的一部分，用于存放編譯期生成的各種字面量和符號引用
4. 結(jié)合Eden,S0,S1和Old區(qū),描述一下一個對象創(chuàng)建的過程
? 對象的分配俭令，從理論上來講應(yīng)該都是在堆上分配（即時編譯和逃逸分析后德，會分配到棧上）。在正常分代的情況中抄腔，新生成的對象會分配在新生代中瓢湃，但是少數(shù)情況下（比如對象大小超過一定閾值）會直接分配到老年代。
? 大多數(shù)情況下赫蛇，對象在Eden區(qū)中分配绵患，當Eden區(qū)沒有足夠空間時，虛擬機會發(fā)起一次Minor GC悟耘，新生代采用的是復(fù)制算法落蝙，把存活的對象從Eden和S0復(fù)制到S1區(qū)，后把對象年齡加一暂幼，并清空Eden和S0（新生代的對象大多為活躍的對象筏勒，會頻繁的創(chuàng)建和銷毀，所以新生代GC時應(yīng)該存活的對象很少旺嬉，所以采用復(fù)制算法是最合適的）管行。當對象達到一定年齡之后（默認15歲，可修改-XX:MaxTenuringThresold=需要的年齡數(shù)字）鹰服，對象會被移動到老年代病瞳，當然老年代如果空間不足，會發(fā)生Major GC悲酷，采用標記整理算法（老年代的對象大部分都是經(jīng)過一段Minor GC的套菜，所以相對比較穩(wěn)定，每次回收的對象相對比較少设易，所以采用標記整理算法最合適）。
? 另外戏溺，一個對象的創(chuàng)建過程旷祸，上述描述只是一個對象的創(chuàng)建過程中的一個步驟中的詳解耕拷，一個對象的創(chuàng)建，從虛擬機的角度來看托享，包括：遇到new指令—判斷引用能否在常量池定位骚烧；檢查引用能否被加載、解析闰围、初始化過—分配內(nèi)存（包括指針碰撞和空閑列表法赃绊，這一部分內(nèi)容是我上面的描述）—初始化內(nèi)存空間—設(shè)置對象頭—執(zhí)行init()方法碧查。
5. 怎樣確定一個對象為垃圾
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引用計數(shù)法
? 引用計數(shù)算法就是在對象中添加了一個引用計數(shù)器，當有地方引用這個對象時校仑，引用計數(shù)器的值就加1忠售，當引用失效的時候，引用計數(shù)器的值就減1邢滑。當引用計數(shù)器的值為0時，jvm就開始回收這個對象愿汰。
簡單的來說困后，在JVM中的棧中，如果棧幀中指向了一個對象衬廷，那么堆中的引用計數(shù)器的值就會加1摇予，當棧幀這個指向null時，對象的引用計數(shù)器就減1吗跋。
? 這種方法雖然很簡單侧戴、高效，但是JVM一般不會選擇這個方法跌宛，因為這個方法會出現(xiàn)一個問題：當對象之間相互指向時酗宋，兩個對象的引用計數(shù)器的值都會加1，而由于兩個對象時相互指向疆拘，所以引用不會失效蜕猫，這樣JVM就無法回收。
可達性分析法(Reachability Analysis)
所有生成的對象都是一個稱為"GC Roots"的根的子樹哎迄。從GC Roots開始向下搜索回右，搜索所經(jīng)過的路徑稱為引用鏈(Reference Chain)隆圆，當一個對象到“GC Roots”沒有任何引用鏈可以到達時，就稱這個對象是不可達的（不可引用的）翔烁，也就是可以被GC回收了渺氧。
6. 常用的垃圾回收算法有哪些?有什么優(yōu)缺點
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**標記-清除 **
? 分為兩個階段：標記和清除。根據(jù)根節(jié)點可達分析哪些對象為垃圾蹬屹，并對垃圾進行標記阶女，然后統(tǒng)一回收。這是最基礎(chǔ)的算法哩治，后續(xù)的收集算法都是基于這個算法擴展的秃踩。
不足：
掃描整個堆內(nèi)存，耗時业筏，效率低憔杨；
標記清除之后會產(chǎn)生大量碎片。
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標記整理
? 分為兩個階段：標記和整理蒜胖。根據(jù)根節(jié)點可達分析哪些對象為垃圾消别，并對垃圾進行標記，將還在被使用的對象移動到一端台谢。然后在清理掉這個范圍之外的垃圾寻狂。
優(yōu)點：
- 避免了內(nèi)存碎片
缺點：
- 整理內(nèi)存耗時
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復(fù)制
? 將內(nèi)存按容量劃分為大小相等的兩塊，每次只使用其中一塊朋沮，當這一塊內(nèi)存用完蛇券，將還在被使用的對象復(fù)制到另一塊上，再將已使用過的那一塊內(nèi)存空間全部清理掉樊拓。
優(yōu)點：
- 效率高纠亚，實現(xiàn)簡單
缺點：
- 內(nèi)存空間利用率只用50%
7. 簡述你對吞吐量和停頓時間的理解
? 在實踐活動中，我們通過最優(yōu)吞吐量和最短停頓時間來評價jvm系統(tǒng)的性能：
? 吞吐量越高算法越好
? 暫停時間越短算法越好
? 首先讓我們來明確垃圾收集(GC)中的兩個術(shù)語:吞吐量(throughput)和暫停時間(pause times)筋夏。 JVM在專門的線程(GC threads)中執(zhí)行GC蒂胞。只要GC線程是活動的，它們將與應(yīng)用程序線程(application threads)爭用當前可用CPU的時鐘周期条篷。簡單點來說骗随，吞吐量是指應(yīng)用程序線程用時占程序總用時的比例。例如赴叹，吞吐量99/100意味著100秒的程序執(zhí)行時間應(yīng)用程序線程運行了99秒鸿染，而在這一時間段內(nèi)GC線程只運行了1秒。
? 術(shù)語”暫停時間”是指一個時間段內(nèi)應(yīng)用程序線程讓與GC線程執(zhí)行而完全暫停稚瘾。例如牡昆，GC期間100毫秒的暫停時間意味著在這100毫秒期間內(nèi)沒有應(yīng)用程序線程是活動的。 如果說一個正在運行的應(yīng)用程序有100毫秒的“平均暫停時間”，那么就是說該應(yīng)用程序所有的暫停時間平均長度為100毫秒丢烘。同樣柱宦，100毫秒的“最大暫停時間”是指該應(yīng)用程序所有的暫停時間最大不超過100毫秒。
8. 常見的jdk命令和工具有什么?并簡述一下他們的作用
? 常見的jdk命令：
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jps
jps是JVM Process Status Tool的簡稱播瞳，用于顯示指定系統(tǒng)內(nèi)所有的HotSpot虛擬機進程掸刊。常用的命令有：
jps -l //用于輸出主類的全名，如果運行的是jar包赢乓，則輸出jar路徑忧侧；
jps -v //用于輸出虛擬機啟動時的JVM參數(shù)。
[qianfg@Centos7 ~]$ jps -l 6563 eurekaserver-0.0.1-SNAPSHOT.jar 6564 manage-0.0.1-SNAPSHOT.war 6565 mybank-0.0.1-SNAPSHOT.war 6567 overseas-0.0.1-SNAPSHOT.war 5639 sun.tools.jps.Jps 17898 org.apache.rocketmq.namesrv.NamesrvStartup 17900 org.apache.rocketmq.broker.BrokerStartup 22783 org.apache.catalina.startup.Bootstrap -
jstat
jstat是JVM Statistics Monitoring Tool的簡稱牌芋，用于顯示本地或遠程虛擬機進程中的類加載蚓炬、內(nèi)存、垃圾回收躺屁、JIT編譯等運行時數(shù)據(jù)肯夏。
jstat -class pid //類裝載信息
[qianfg@Centos7 ~]$ jstat -class 6563 Loaded Bytes Unloaded Bytes Time 11234 19528.8 0 0.0 60.17 -
jinfo
jinfo是Configuration Info for Java的簡稱，用于顯示虛擬機各項參數(shù)犀暑。常用的命令有：
jinfo -flag pid //用于查看未被顯示指定的參數(shù)的默認值;
jinfo -syspros pid //用于輸出虛擬機進程的System.getProperties()的內(nèi)容驯击。
[qianfg@Centos7 ~]$ jinfo -flag InitialHeapSize 22783 -XX:InitialHeapSize=62914560 -
jmap
jmap是Memory Map for Java的簡稱，用于生成堆轉(zhuǎn)儲快照文件耐亏、查詢finalize執(zhí)行隊列徊都、Java堆和永久代的詳細信息，需要配合具體的選項參數(shù)使用广辰。
[qianfg@Centos7 ~]$ jmap -heap 22783 Attaching to process ID 22783, please wait... Debugger attached successfully. Server compiler detected. JVM version is 25.221-b11 using thread-local object allocation. Parallel GC with 2 thread(s) Heap Configuration: MinHeapFreeRatio = 0 MaxHeapFreeRatio = 100 MaxHeapSize = 994050048 (948.0MB) NewSize = 20971520 (20.0MB) MaxNewSize = 331350016 (316.0MB) OldSize = 41943040 (40.0MB) NewRatio = 2 SurvivorRatio = 8 MetaspaceSize = 21807104 (20.796875MB) CompressedClassSpaceSize = 1073741824 (1024.0MB) MaxMetaspaceSize = 17592186044415 MB G1HeapRegionSize = 0 (0.0MB) Heap Usage: PS Young Generation Eden Space: capacity = 18350080 (17.5MB) used = 14596944 (13.920730590820312MB) free = 3753136 (3.5792694091796875MB) 79.54703194754464% used From Space: capacity = 1572864 (1.5MB) used = 131072 (0.125MB) free = 1441792 (1.375MB) 8.333333333333334% used To Space: capacity = 1572864 (1.5MB) used = 0 (0.0MB) free = 1572864 (1.5MB) 0.0% used PS Old Generation capacity = 29884416 (28.5MB) used = 19405328 (18.506362915039062MB) free = 10479088 (9.993637084960938MB) 64.93460671943531% used 16678 interned Strings occupying 1501192 bytes. -
jstack
jstack是Stack Trace for Java的簡稱暇矫，用于顯示當前虛擬機內(nèi)每一條線程正在執(zhí)行的方法堆棧集合，可用于分析線程長時間卡頓的原因轨域。
[qianfg@Centos7 ~]$ jstack 22783 2020-03-12 02:48:06 Full thread dump Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (25.221-b11 mixed mode): "Attach Listener" #51 daemon prio=9 os_prio=0 tid=0x00007ff7fc007000 nid=0x1bbe waiting on condition [0x0000000000000000] java.lang.Thread.State: RUNNABLE "http-nio-8080-exec-15" #50 daemon prio=5 os_prio=0 tid=0x00007ff808026000 nid=0x3c29 waiting on condition [0x00007ff7f01c1000] java.lang.Thread.State: WAITING (parking) ...此處多行省略 "VM Thread" os_prio=0 tid=0x00007ff824074000 nid=0x5903 runnable "GC task thread#0 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007ff82401f800 nid=0x5901 runnable "GC task thread#1 (ParallelGC)" os_prio=0 tid=0x00007ff824021000 nid=0x5902 runnable "VM Periodic Task Thread" os_prio=0 tid=0x00007ff8240c5800 nid=0x590a waiting on condition JNI global references: 212
