一、jvm內(nèi)存模型

JVM內(nèi)存模型.jpg

下面說一下大概的一個(gè)流程：

1. class文件會(huì)被類裝載子系統(tǒng)裝載。
2. 裝載到內(nèi)存中也就是jvm運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)區(qū)擅腰。
3. 當(dāng)我們運(yùn)行一個(gè)方法的時(shí)候會(huì)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)的棧楨，
   棧楨包含了操作數(shù)棧翁潘、局部變量表趁冈、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等部分拜马，每執(zhí)行一個(gè)操作渗勘，都會(huì)在程序計(jì)數(shù)器中，記錄程序下一步要執(zhí)行的指針地址俩莽。
4. 當(dāng)方法1執(zhí)行完后會(huì)從方法出口旺坠，進(jìn)入到方法二的棧楨中。
5. 當(dāng)聲明一個(gè)方法的時(shí)候扮超，會(huì)存到到堆區(qū)域取刃。
6. 方法區(qū)是線程共享的里面存的是類的所有字段和方法的字節(jié)碼如Math類
7. 執(zhí)行引擎讀取運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的字節(jié)碼逐個(gè)執(zhí)行

二、jvm內(nèi)存結(jié)構(gòu)

• 本地方法棧(線程私有)：本地方法棧是與虛擬機(jī)棧發(fā)揮的作用十分相似,區(qū)別是虛擬機(jī)棧執(zhí)行的是Java方法(也就是字節(jié)碼)服務(wù)出刷，而本地方法棧則為虛擬機(jī)使用到的native方法服務(wù)璧疗，可能底層調(diào)用的c或者c++,我們打開jdk安裝目錄可以看到也有很多用c編寫的文件，可能就是native方法所調(diào)用的c代碼

• 程序計(jì)數(shù)器（線程私有）：就是一個(gè)指針馁龟，指向方法區(qū)中的方法字節(jié)碼崩侠，可以認(rèn)作為當(dāng)前線程的行號(hào)指示器（用來存儲(chǔ)指向下一條指令的地址,也即將要執(zhí)行的指令代碼），由執(zhí)行引擎讀取下一條指令坷檩，是一個(gè)非常小的內(nèi)存空間却音，幾乎可以忽略不記改抡。

• 方法區(qū)(線程共享)：類的所有字段和方法字節(jié)碼，以及一些特殊方法如構(gòu)造函數(shù)系瓢，接口代碼也在此定義雀摘。簡單說，所有定義的方法的信息都保存在該區(qū)域八拱，靜態(tài)變量+常量+類信息(構(gòu)造方法/接口定義)+運(yùn)行時(shí)常量池都存在方法區(qū)中阵赠，雖然Java虛擬機(jī)規(guī)范把方法區(qū)描述為堆的一個(gè)邏輯部分，但是它卻有一個(gè)別名叫做 Non-Heap（非堆）肌稻，目的應(yīng)該是與 Java 堆區(qū)分開來

• 虛擬機(jī)棧（線程私有）：棧的算法是先進(jìn)后出的清蚀， Java線程執(zhí)行方法的內(nèi)存模型，一個(gè)線程對(duì)應(yīng)一個(gè)棧爹谭，每個(gè)方法在執(zhí)行的同時(shí)都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀（用于存儲(chǔ)局部變量表枷邪，操作數(shù)棧，動(dòng)態(tài)鏈接诺凡，方法出口等信息）东揣。每一個(gè)方法被調(diào)用的過程就對(duì)應(yīng)一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧中從入棧到出棧的過程，不存在垃圾回收問題腹泌，只要線程一結(jié)束該棧就釋放嘶卧，生命周期和線程一致

三、jvm堆結(jié)構(gòu)

首先介紹一下堆凉袱，堆是Java 虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊芥吟，并且是線程共享的，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建专甩，用于存放對(duì)象實(shí)例钟鸵，幾乎所有的對(duì)象（包括常量池）都在堆上分配內(nèi)存，當(dāng)對(duì)象無法在該空間申請(qǐng)到內(nèi)存時(shí)就會(huì)拋出內(nèi)存溢出異常涤躲，堆分為新生代（1/3堆空間）棺耍、老年代（2/3 堆空間）、元空間种樱，元空間在就是jdk1.8以前的永久代蒙袍，是方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)，直接存在內(nèi)存中缸托，下面分別對(duì)堆的幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行介紹

• 新生代：
  分為兩部分伊甸區(qū)和幸存者區(qū)左敌，所有的類都是在伊甸區(qū)被new出來的，幸存區(qū)有兩個(gè)0區(qū)和1區(qū)當(dāng)伊甸區(qū)空間滿了垃圾回收器會(huì)對(duì)伊甸區(qū)進(jìn)行Minor GC俐镐，將伊甸區(qū)中不再被其他對(duì)象所引用的對(duì)象進(jìn)行銷毀矫限，然后將伊甸園區(qū)的剩余對(duì)象移到幸存0區(qū)，若幸存0區(qū)也滿了，會(huì)再對(duì)該去進(jìn)行Minor GC叼风，然后移到1區(qū)取董，新生代中的eden->from->to 每熬過一次Minor GC，年齡會(huì)加1无宿，當(dāng)它的年齡增加到一定程度（默認(rèn)為15歲）茵汰，就會(huì)晉升為老年代。

• 老年代：
  新生代進(jìn)行多次Minor GC仍然存活的對(duì)象會(huì)移動(dòng)到老年區(qū)孽鸡，若老年區(qū)也滿了蹂午，會(huì)產(chǎn)生FullGC，進(jìn)行老年區(qū)的內(nèi)存清理彬碱。若老年區(qū)執(zhí)行了Full GC之后依然無法進(jìn)行對(duì)象保存豆胸，就會(huì)拋出內(nèi)存溢出異常。
  -Xmx和-Xms參數(shù)表示最大堆和最小堆

• 元數(shù)據(jù)區(qū)：
  元數(shù)據(jù)區(qū)就是jdk1.8以前的永久代巷疼，是對(duì)jvm規(guī)范中方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)晚胡，使用的是本地物理內(nèi)存，而1.8以前的永久代在虛擬機(jī)中嚼沿，永久代在邏輯結(jié)構(gòu)上屬于堆估盘，但是物理上不屬于堆，堆大小=新生代+老年代骡尽，元數(shù)據(jù)區(qū)也可能發(fā)生內(nèi)存溢出的異常遣妥。

  
  
  jvm堆空間.jpg

四、類加載機(jī)制

• 全盤負(fù)責(zé)委托機(jī)制
  當(dāng)一個(gè)ClassLoader加載一個(gè)類時(shí)爆阶，除非顯示的使用另一個(gè)ClassLoader燥透，該類所依賴和引用的類也由這個(gè)ClassLoader載入
• 雙親委派機(jī)制
  指先委托父類加載器尋找目標(biāo)類，在找不到的情況下在自己的路徑中查找并載入目標(biāo)類
  優(yōu)勢(shì)：
  • 沙箱安全機(jī)制：自己寫的String.class類不會(huì)被加載辨图，這樣可以防止核心API庫被隨意篡改
  • 避免類的被重復(fù)加載：當(dāng)父親已經(jīng)加載了該類時(shí)，子加載器就沒必要再加載一次

五肢藐、GC相關(guān)

5.1 垃圾收集算法

1. 引用計(jì)數(shù)法
   給對(duì)象中添加一個(gè)引用計(jì)數(shù)器故河，沒當(dāng)有一個(gè)地方引用它，計(jì)數(shù)器就加1吆豹；當(dāng)引用失效鱼的，計(jì)數(shù)器就減1；任何時(shí)候計(jì)數(shù)器為0的對(duì)象就認(rèn)為可以被回收痘煤。（這個(gè)方法實(shí)現(xiàn)簡單凑阶，效率高，但是目前主流虛擬機(jī)沒有選擇這個(gè)算法管理內(nèi)存衷快，主要原因是很難解決對(duì)象之間相互循環(huán)引用的問題宙橱。）
2. 可達(dá)性分析算法
   以“GC Roots”的對(duì)象作為起點(diǎn)，從這些節(jié)點(diǎn)開始向下搜索，節(jié)點(diǎn)所走過的路徑稱為引用鏈师郑，當(dāng)一個(gè)對(duì)象到GC Roots沒有任何引用鏈相連的話环葵，則證明此對(duì)象時(shí)不可能用的
3. finalize（）方法最終判定對(duì)象是否存活
   即使在可達(dá)性分析算法中不可達(dá)的對(duì)象，需要經(jīng)歷再次標(biāo)記過程才真正宣告一個(gè)對(duì)象死亡

5.2 垃圾清除算法

1. 標(biāo)記清除算法
   算法分為“標(biāo)記”和“清除”階段：首先標(biāo)記出所有需要回收的對(duì)象宝冕，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收所有被標(biāo)記的對(duì)象张遭。它是最基礎(chǔ)的收集算法，效率也很高地梨，但是會(huì)帶來兩個(gè)明顯的問題：

   • 效率問題（會(huì)遍歷內(nèi)存）

   • 空間問題（標(biāo)記清除后會(huì)產(chǎn)生大量不連續(xù)的碎片）

     
     
     圖片.png

2. 復(fù)制算法
   為了解決效率問題菊卷，“復(fù)制”收集算法出現(xiàn)了。它可以將內(nèi)存分為大小相同的兩塊宝剖，每次使用其中的一塊洁闰。當(dāng)這一塊的內(nèi)存使用完后，就將還存活的對(duì)象復(fù)制到另一塊去诈闺，然后再把使用的空間一次清理掉渴庆。這樣就使每次的內(nèi)存回收都是對(duì)內(nèi)存區(qū)間的一半進(jìn)行回收。

   
   
   圖片.png

3. 標(biāo)記整理算法
   為了解決效率問題雅镊，“復(fù)制”收集算法出現(xiàn)了襟雷。它可以將內(nèi)存分為大小相同的兩塊，每次使用其中的一塊仁烹。當(dāng)這一塊的內(nèi)存使用完后耸弄，就將還存活的對(duì)象復(fù)制到另一塊去，然后再把使用的空間一次清理掉卓缰。這樣就使每次的內(nèi)存回收都是對(duì)內(nèi)存區(qū)間的一半進(jìn)行回收计呈。

圖片.png

4. 分代收集算法
   當(dāng)前虛擬機(jī)的垃圾收集都采用分代收集算法，這種算法沒有什么新的思想征唬，只是根據(jù)對(duì)象存活周期的不同將內(nèi)存分為幾塊捌显。一般將java堆分為新生代和老年代，這樣我們就可以根據(jù)各個(gè)年代的特點(diǎn)選擇合適的垃圾收集算法总寒。

比如在新生代中扶歪，每次收集都會(huì)有大量對(duì)象死去，所以可以選擇復(fù)制算法摄闸，只需要付出少量對(duì)象的復(fù)制成本就可以完成每次垃圾收集善镰。而老年代的對(duì)象存活幾率是比較高的，而且沒有額外的空間對(duì)它進(jìn)行分配擔(dān)保年枕，所以我們必須選擇“標(biāo)記-清除”或“標(biāo)記-整理”算法進(jìn)行垃圾收集炫欺。

• 新生代適合復(fù)制算法
• 老年代適合標(biāo)記清除算法和標(biāo)記整理算法

5.3 垃圾收集器

• Serial收集器
  最早的收集器，根據(jù)名字就可以看出這是一款單線程收集器

• ParNew收集器
  是Serial收集器的多線程版本

• Parallel Scavenge收集器
  類似于ParNew收集器

• CMS收集器
  是一款并發(fā)收集器

• G1收集器
  G1 (Garbage-First)是一款面向服務(wù)器的垃圾收集器,主要針對(duì)配備多顆處理器及大容量內(nèi)存的機(jī)器. 以極高概率滿足GC停頓時(shí)間要求的同時(shí),還具備高吞吐量性能特征熏兄，可以設(shè)置吞吐量品洛，GC會(huì)盡量滿足設(shè)置的吞吐量

六树姨、JVM調(diào)優(yōu)相關(guān)

JVM調(diào)優(yōu)指標(biāo)

• 停頓時(shí)間：垃圾收集器做垃圾回收中斷應(yīng)用執(zhí)行的時(shí)間
• 吞吐量： 垃圾收集的時(shí)間和總時(shí)間的占比：1/（1+n），吞吐量為1-1/（1+n）

調(diào)優(yōu)步驟

• 打印GC日志
• 分析日志得到關(guān)鍵性指標(biāo)
• 分析GC原因毫别，調(diào)優(yōu)JVM參數(shù)

調(diào)優(yōu)命令

• jps:查看jvm進(jìn)程
• jstat：
  • jstat -gc 28485 垃圾回收統(tǒng)計(jì)
  • jstat -class 28485
• jinfo:查看內(nèi)存信息
  • jinfo -flags 28485 （jvm運(yùn)行時(shí)的參數(shù)）
• jmap:實(shí)例個(gè)數(shù)即占用內(nèi)存大小
  • jmap -histo 28485 查看運(yùn)行時(shí)內(nèi)存相關(guān)信息
  • jmap -heap 28485 查看堆的概況
• jstack:死鎖排查
• jvisualvm JDK自帶的可視化工具