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本文主要介紹 JVM和GC解析
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創(chuàng)作不易幕垦，白嫖無義！

一傅联、JVM內(nèi)存體系

其中方法區(qū)和堆被JVM中多個(gè)線程共享先改，比如類的靜態(tài)常量就被存放在方法區(qū)，供類對(duì)象之間共享蒸走。

虛擬機(jī)棧仇奶、本地方法棧、程序計(jì)數(shù)器是每個(gè)線程獨(dú)立擁有的比驻，不會(huì)與其他線程共享该溯。

所以Java在通過new創(chuàng)建一個(gè)類對(duì)象實(shí)例的時(shí)候岛抄，一方面會(huì)在虛擬機(jī)棧中創(chuàng)建一個(gè)對(duì)該對(duì)象的引用，另一方面會(huì)在堆上創(chuàng)建類對(duì)象的實(shí)例狈茉，然后將對(duì)象引用指向該對(duì)象的實(shí)例夫椭。對(duì)象引用存放在每一個(gè)方法對(duì)應(yīng)的棧幀中。

假期后來一波干貨：一文理清JVM和GC

• 虛擬機(jī)棧：虛擬機(jī)棧中執(zhí)行每個(gè)方法的時(shí)候氯庆，都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀用于存儲(chǔ)局部變量表蹭秋，操作數(shù)棧，動(dòng)態(tài)鏈接点晴，方法出口等信息感凤。
• 本地方法棧：與虛擬機(jī)棧發(fā)揮的作用相似，相比于虛擬機(jī)棧為Java方法服務(wù)粒督，本地方法棧為虛擬機(jī)使用的Native方法服務(wù)陪竿，執(zhí)行每個(gè)本地方法的時(shí)候，都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀用于存儲(chǔ)局部變量表屠橄，操作數(shù)棧族跛，動(dòng)態(tài)鏈接，方法出口等信息锐墙。
• 方法區(qū)：它用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類信息礁哄，常量，靜態(tài)變量溪北，即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)桐绒，方法區(qū)在JDK1.7版本及之前稱為永久代，從JDK1.8之后永久代被移除之拨。
• 堆：堆是Java對(duì)象的存儲(chǔ)區(qū)域茉继，任何new字段分配的Java對(duì)象實(shí)例和數(shù)組，都被分配在了堆上蚀乔，Java堆可使用 - Xms 和-Xmx 進(jìn)行內(nèi)存控制烁竭，從JDK1.7版本之后，運(yùn)行時(shí)常量池從方法區(qū)移到了堆上吉挣。
• 程序計(jì)數(shù)器：指示Java虛擬機(jī)下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令派撕。

二、JAVA8之后的JVM

從圖中我們可以看出JAVA8的JVM 用元空間取代了永久代

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image.png

三睬魂、GC作用域

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四终吼、常見垃圾回收算法

引用計(jì)數(shù)法：

JVM的實(shí)現(xiàn)一般不采用這種方式

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缺點(diǎn)：

• 每次對(duì)對(duì)象賦值時(shí)均要維護(hù)引用計(jì)數(shù)器，且計(jì)數(shù)器本身也有一定的消耗氯哮；
• 較難處理循環(huán)引用衔峰；

復(fù)制算法：

Java 而從GC的角度可以細(xì)分為：新生代（Eden區(qū)、From Survivor區(qū) 和 To Survivor區(qū)）和 老年代。
特點(diǎn)：
復(fù)制算法不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存碎片垫卤，但會(huì)占用空間。用于新生代出牧。

image.png

MinorGC的過程（復(fù)制 --> 清空 --> 互換）：

1. 復(fù)制： （Eden穴肘、SurvivorFrom 復(fù)制到 SurvivorTo，年齡加1）
   首先舔痕，當(dāng)Eden區(qū)滿的時(shí)候會(huì)觸發(fā)第一次GC评抚，把還活著的對(duì)象拷貝到SurvivorFrom區(qū)，當(dāng)Eden區(qū)再次觸發(fā)GC的時(shí)候會(huì)掃描Eden區(qū)域和From區(qū)域伯复，對(duì)這兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行垃圾回收慨代，經(jīng)過這次回收后還存活的對(duì)象，則直接復(fù)制到To區(qū)域（如果有對(duì)象的年齡已經(jīng)到達(dá)了老年的標(biāo)準(zhǔn)啸如，則復(fù)制到老年代區(qū)）侍匙，同時(shí)把這些對(duì)象的年齡加1。
2. 清空：（清空Eden叮雳、SurvivorFrom）
   清空Eden和SurvivorFrom中的對(duì)象想暗，也即復(fù)制之后有交換，誰空誰是to帘不。
3. 互換：(SurvivorTo和SurvivorFrom 互換)
   最后说莫，SurvivorTo和SurvivorFrom 互換，原SurvivorTo成為下一次GC是的SurvivorFrom區(qū)寞焙。

標(biāo)記清除法

算法分成標(biāo)記和清除兩個(gè)階段储狭，先標(biāo)記出要回收的對(duì)象，然后統(tǒng)一回收這些捣郊。
特點(diǎn)：
不會(huì)占用額外空間辽狈，但會(huì)掃描兩次，耗時(shí)模她，容易產(chǎn)生碎片稻艰，用于老年代

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標(biāo)記壓縮法

優(yōu)點(diǎn)：
沒有內(nèi)存碎片，可以利用bump
缺點(diǎn)：
需要移動(dòng)對(duì)象的成本侈净，用于老年代
原理：

標(biāo)記：與標(biāo)記清除一樣

image.png

壓縮：再次掃描尊勿，并往一段滑動(dòng)存活對(duì)象

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五、判斷對(duì)象是否可回收

引用計(jì)數(shù)法

Java中畜侦，引用和對(duì)象是有關(guān)聯(lián)的元扔。如果要操作對(duì)象則必須用引用進(jìn)行。
因此旋膳，很顯然的一個(gè)方法就是通過引用計(jì)數(shù)來判斷一個(gè)對(duì)象是否可以回收澎语。簡單來說就是給對(duì)象添加一個(gè)引用計(jì)數(shù)器。每當(dāng)有一個(gè)地方引用它，計(jì)數(shù)器的值加1擅羞，每當(dāng)有一個(gè)引用失效時(shí)尸变，計(jì)數(shù)器的值減1。
任何時(shí)刻計(jì)數(shù)器值為0的對(duì)象就是不可能再被使用的减俏，那么這個(gè)對(duì)象就是可回收對(duì)象召烂。
缺點(diǎn)：

很難解決對(duì)象之間相互循環(huán)引用的問題

枚舉根節(jié)點(diǎn)做可達(dá)性分析(根搜索路徑)

所謂GC roots或者說tracing GC 的 根集合 就是一組必須活躍的引用。
基本思路就是通過一系列名為GC Root 的對(duì)象作為起始點(diǎn)娃承，從這個(gè)被稱為GC Roots的對(duì)象開始向下搜索奏夫。

如GC Roots沒有任何引用鏈相連是，則說明此對(duì)象不可用历筝。也即給定一個(gè)集合的引用作為根出發(fā)酗昼，通過引用關(guān)系

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哪些可以做GCRoots對(duì)象

• 虛擬機(jī)棧（棧幀中的局部變量區(qū)，也叫做局部變量表）
• 方法區(qū)中的類靜態(tài)屬性引用的對(duì)象
• 方法區(qū)中常量引用的對(duì)象
• 本地方法棧中N（Native方法）引用的對(duì)象

六梳猪、JVM的參數(shù)類型

1）標(biāo)配參數(shù)

• java -version
• java -help

image.png

2）X參數(shù)

• java -Xint -version ：解釋執(zhí)行
• java -Xcomp -version ：第一次使用就編譯成本地代碼
• java -Xmixed ：混合模式

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3）XX參數(shù)

• Boolean類型

-XX：+ 或者 - 某個(gè)屬性值（+：表示開啟麻削，-：表示關(guān)閉）
例子：
-XX: +PrintGCDetails： 開啟打印GC收集細(xì)節(jié)
-XX: -PrintGCDetails： 關(guān)閉打印GC收集細(xì)節(jié)
-XX: +UseSerialGC： 開啟串行垃圾收集器
-XX: -UseSerialGC：關(guān)閉串行垃圾收集器

• KV設(shè)置類型

-XX: 屬性key = 屬性value
例子：
-XX: MetaspaceSize = 128m：設(shè)置元空間大小為128m
-XX:MaxTenuringThreshold = 15：控制新生代需要經(jīng)歷多少次GC晉升到老年代中的最大閾值

• jinfo -查看當(dāng)前運(yùn)行程序的配置

公式：jinfo -flag 配置項(xiàng) 進(jìn)程編號(hào)
例子：

1. 查看初始堆大小：

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2.查看其他參數(shù)

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3.查看使用哪種垃圾回收器

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兩個(gè)經(jīng)典參數(shù)

• -Xms 等價(jià)于 -XX: InitialHeapSize
• -Xmx 等價(jià)于 -XX: MaxHeapSize

七舔示、查看JVM默認(rèn)值

• -XX:+PrintFlagsInitial： 查看默認(rèn)初始值

java -XX: +PrintFlagsInitial -version

java -XX: +PrintFlagsInitial

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• -XX:+PrintFlagsFinal 查看修改更新
• java -XX:+PrintFlagsFinal
• java -XX:+PrintFlagsFinal -version
• java -XX:+PrintCommandedLineFlags

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八碟婆、常用的配置參數(shù)

經(jīng)典案例設(shè)置：
-Xms128m -Xmx4096m -Xss1024k -XX:Metaspacesize=512m -XX:+PrintCommandLineFlags -XX:PrintGCDetails -XX:UseSerialGC

• -Xms

初始化大小內(nèi)存，默認(rèn)為物理內(nèi)存1/64
等價(jià)于 -XX:InitialHeapSize

• -Xmx

最大分配內(nèi)存惕稻，默認(rèn)為物理內(nèi)存1/4
等價(jià)于 -XX:MaxHeapSize

• -Xss

設(shè)置單個(gè)線程的大小竖共，一般默認(rèn)為5112K~1024K
等價(jià)于 -XX:ThreadStackSize

• -Xmn

設(shè)置年輕代大小

• -XX:MetaspaceSize

設(shè)置元空間大小

元空間的本質(zhì)和永久代類似，都是對(duì)JVM規(guī)范中方法區(qū)的實(shí)現(xiàn)俺祠，不過元空間與永久代之間最大的區(qū)別在于：元空間并不在虛擬機(jī)中公给，而是使用本地內(nèi)存。因此蜘渣，默認(rèn)情況下淌铐，元空間的大小僅受本地內(nèi)存限制。

• -XX:+PrintGCdetails

輸出詳細(xì)的GC收集日志信息

• -XX:SurvivorRatio

設(shè)置新生代中eden和S0/S1空間的比例
默認(rèn)：
-XX:SurvivorRatio=8 --> Eden:S0:S1=8:1:1
修改：
-XX:SurvivorRatio=4 --> Eden:S0:S1=4:1:1
SurvivorRatio值就是設(shè)置eden區(qū)的比例占多少蔫缸，S0/S1相同

• -XX:NewRatio

設(shè)置年輕代與老年代在堆結(jié)構(gòu)的占比
默認(rèn)：
-XX:NewRatio=2： 新生代占1腿准，老年代占2，年輕代占整個(gè)堆的1/3
修改：
-XX:NewRatio=4： 新生代占1拾碌，老年代占4吐葱，年輕代占整個(gè)堆的1/5
NewRatio值就是設(shè)置老年代的占比，剩下的1給新生代

• -XX:MaxTenuringThreshold

設(shè)置垃圾最大年齡
-XX:MaxTenuringThreshold=0：設(shè)置垃圾最大年齡校翔。

如果設(shè)置為0的話弟跑，則年輕代對(duì)象不經(jīng)過Survivor區(qū)，直接進(jìn)入老年代防症。對(duì)于老年代比較多的應(yīng)用孟辑，可以提高效率哎甲。如果將此值設(shè)置為一個(gè)較大值，則年輕代對(duì)象會(huì)在Survivor區(qū)進(jìn)行多次復(fù)制饲嗽，這樣可以增加對(duì)象在年輕代的存活時(shí)間炭玫，增加年輕代被回收的概論。

九貌虾、強(qiáng)軟弱虛

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1）強(qiáng)引用

• 當(dāng)內(nèi)存不足础嫡，JVM開始垃圾回收，對(duì)于強(qiáng)引用的對(duì)象酝惧，就算出現(xiàn)了OOM也不會(huì)對(duì)該對(duì)象進(jìn)行回收，死都不收
• 強(qiáng)引用是我們最常見的普通對(duì)象引用伯诬，只要還有強(qiáng)引用指向一個(gè)對(duì)象晚唇，就能表明對(duì)象還活著，垃圾收集器不會(huì)碰這種對(duì)象盗似。在Java中最常見的就是強(qiáng)引用哩陕，把一個(gè)對(duì)象賦給一個(gè)引用變量，這個(gè)引用變量就是一個(gè)強(qiáng)引用赫舒。當(dāng)一個(gè)對(duì)象被強(qiáng)引用變量引用時(shí)悍及，它處于可達(dá)狀態(tài)，它是不可能被垃圾回收機(jī)制回收的接癌。即使該對(duì)象以后永遠(yuǎn)都不會(huì)被用到心赶，JVM也不會(huì)回收。 因此強(qiáng)引用是造成Java內(nèi)存泄漏的主要原因之一缺猛。
• 對(duì)于一個(gè)普通的對(duì)象缨叫，如果沒有其他的引用關(guān)系，只要超過了引用的作用域或者顯式地將相應(yīng)（強(qiáng)）引用賦值為null荔燎，一般就是認(rèn)為可以被垃圾收集（具體看垃圾收集策略）

public static void main(String[] args) {
        Object o1 = new Object();   //默認(rèn)為強(qiáng)引用
        Object o2 = o1;     //引用賦值
        o1 = null;          //置空 讓垃圾收集
        System.gc();
        System.out.println(o1);     // null
        System.out.println(o2);     // java.lang.Object@1540e19d
    }
復(fù)制代碼

2）軟引用

• 軟引用就是一種相對(duì)強(qiáng)引用弱化了一些的引用耻姥。需要用java.lang.ref.SoftReference類來實(shí)現(xiàn)，可以讓對(duì)象豁免一些垃圾收集有咨。
• 系統(tǒng)內(nèi)存充足 -> 不會(huì)回收
• 系統(tǒng)內(nèi)存不足 -> 會(huì)回收
• 軟引用通常用在對(duì)內(nèi)存敏感的程序中琐簇，比如高速緩存就有用到軟引用，內(nèi)存夠用的時(shí)候就保留座享，不夠用就回收

    public static void main(String[] args) {
        Object o1 = new Object();
        SoftReference softReference = new SoftReference(o1);
        o1 = null;
        System.gc();
        System.out.println(o1);
        System.out.println(softReference.get());
    }
復(fù)制代碼

3）弱引用

• 弱引用需要用java.lang.ref.WeakReference類來實(shí)現(xiàn)婉商，它比軟引用的生存期更短
• 對(duì)于弱引用的對(duì)象，只要垃圾回收機(jī)制一運(yùn)行征讲，不管JVM的內(nèi)存空間是否足夠据某，都會(huì)回收該對(duì)象占用的內(nèi)存。

    public static void main(String[] args) {
        Object o1 = new Object();
        WeakReference weakReference = new WeakReference(o1);
        o1 = null;
        System.gc();
        System.out.println(o1);                     //null
        System.out.println(weakReference.get());    //null
    }
復(fù)制代碼

5）虛引用

• 虛引用需要java.lang.ref.PhantomReference類來實(shí)現(xiàn)诗箍。
• 形如虛設(shè)癣籽，它不會(huì)決定對(duì)象的生命周期挽唉。
• 如果一個(gè)對(duì)象持有虛引用，那么它就和沒有任何一樣筷狼，在任何時(shí)候都可能被垃圾回收器回收瓶籽，它不能單獨(dú)使用也不能通過它來訪問對(duì)象，虛引用必須和引用隊(duì)列（ReferenceQueue）聯(lián)合使用埂材。
• 虛引用的主要作用是跟蹤對(duì)象被垃圾回收的狀態(tài)塑顺，僅僅是提供了一種確保對(duì)象被finalize以后，做某些事情的機(jī)制俏险。PhantomReference的get()方法總是返回null严拒，因此無法訪問對(duì)應(yīng)的引用對(duì)象。其意義在于說明一個(gè)對(duì)象已經(jīng)進(jìn)入finalization階段竖独，可以被gc回收裤唠，用來實(shí)現(xiàn)比finalization機(jī)制更靈活的回收操作。

public static void main(String[] args) {
        Object o1 = new Object();
        ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
        PhantomReference<Object> phantomReference = new PhantomReference<>(o1,referenceQueue);
        System.out.println(o1);                         //java.lang.Object@1540e19d
        System.out.println(phantomReference.get());     //null
        System.out.println(referenceQueue.poll());      //null
    }
復(fù)制代碼

擴(kuò)展：軟弱引用適用場(chǎng)景

假如有一個(gè)引用需要讀取大量的本地圖片
存在問題：

1. 如果每次讀取圖片都從硬盤讀取則會(huì)嚴(yán)重影響性能莹痢。
2. 如果一次性全部加載到內(nèi)存中有可能造成內(nèi)存溢出种蘸。

解決思路：
用一個(gè)HashMap來保存圖片的路徑和相應(yīng)圖片對(duì)象關(guān)聯(lián)的軟引用之間的映射關(guān)系，在內(nèi)存不足時(shí)竞膳，JVM會(huì)自動(dòng)回收這些緩存圖片對(duì)象所占用的空間航瞭，從而有效地避免了OOM的問題。
Map<String,SoftReference> imgMap = new HashMap<String,SoftReference>()

WeakHashMap：

public static void main(String[] args) {
        WeakHashMap<Integer,String> weakHashMap = new WeakHashMap<>();
        Integer key = new Integer(1);
        weakHashMap.put(key,"測(cè)試1");
        System.out.println(weakHashMap);    //{1=測(cè)試1}
        key=null;
        System.out.println(weakHashMap);    //{1=測(cè)試1}
        System.gc();
        System.out.println(weakHashMap+"\t"+weakHashMap.size());    //{} 0
    }
復(fù)制代碼

假期后來一波干貨：一文理清JVM和GC

看完不贊坦辟，都是壞蛋

原文鏈接：
https://juejin.cn/post/6844904116272136200