前言
現(xiàn)在流行的框架越來(lái)越多，封裝的也越來(lái)越完善提岔，各種框架可以搞定一切仙蛉，幾乎不用關(guān)注底層的實(shí)現(xiàn)，初級(jí)程序員只要熟悉基本的使用方法碱蒙，便可以快速的開(kāi)發(fā)上線(xiàn)荠瘪；但對(duì)于高級(jí)程序員來(lái)講，內(nèi)功的修煉卻越發(fā)的重要赛惩，比如算法哀墓、設(shè)計(jì)模式、底層原理等喷兼，只有把這些基礎(chǔ)熟練之后篮绰，才能在開(kāi)發(fā)過(guò)程中知其然知其所以然，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能快速定位到問(wèn)題的本質(zhì)季惯。
對(duì)于Java程序員來(lái)講吠各，spring全家桶幾乎可以搞定一切，spring全家桶便是精妙的招式勉抓，jvm就是內(nèi)功心法很重要的一塊贾漏，線(xiàn)上出現(xiàn)性能問(wèn)題，jvm調(diào)優(yōu)更是不可回避的問(wèn)題琳状。因此JVM基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)于高級(jí)程序員的重要性不必言語(yǔ)磕瓷，公司在面試高級(jí)開(kāi)發(fā)的時(shí)候，jvm相關(guān)知識(shí)也必定是考核的標(biāo)準(zhǔn)之一念逞。以下梳理出jvm需要關(guān)注的所有考察點(diǎn)困食。
jvm 總體梳理
jvm體系總體分四大塊：
類(lèi)的加載機(jī)制
jvm內(nèi)存結(jié)構(gòu)
GC算法 垃圾回收
GC分析 命令調(diào)優(yōu)
當(dāng)然這些知識(shí)點(diǎn)在之前的文章中都有詳細(xì)的介紹，這里只做主干的梳理
這里畫(huà)了一個(gè)思維導(dǎo)圖翎承，將所有的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了陳列硕盹，因?yàn)閳D比較大可以點(diǎn)擊右鍵下載了放大查看。
類(lèi)的加載機(jī)制
主要關(guān)注點(diǎn)：
什么是類(lèi)的加載
類(lèi)的生命周期
類(lèi)加載器
雙親委派模型
什么是類(lèi)的加載
類(lèi)的加載指的是將類(lèi)的.class文件中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存中叨咖，將其放在運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)內(nèi)瘩例，然后在堆區(qū)創(chuàng)建一個(gè)java.lang.Class對(duì)象，用來(lái)封裝類(lèi)在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)甸各。類(lèi)的加載的最終產(chǎn)品是位于堆區(qū)中的Class對(duì)象垛贤，Class對(duì)象封裝了類(lèi)在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且向Java程序員提供了訪(fǎng)問(wèn)方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口趣倾。
類(lèi)的生命周期
類(lèi)的生命周期包括這幾個(gè)部分聘惦，加載、連接儒恋、初始化善绎、使用和卸載黔漂，其中前三部是類(lèi)的加載的過(guò)程,如下圖；
加載禀酱，查找并加載類(lèi)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)炬守，在Java堆中也創(chuàng)建一個(gè)java.lang.Class類(lèi)的對(duì)象
連接，連接又包含三塊內(nèi)容：驗(yàn)證剂跟、準(zhǔn)備减途、初始化。1）驗(yàn)證曹洽，文件格式观蜗、元數(shù)據(jù)、字節(jié)碼衣洁、符號(hào)引用驗(yàn)證墓捻；2）準(zhǔn)備，為類(lèi)的靜態(tài)變量分配內(nèi)存坊夫，并將其初始化為默認(rèn)值砖第；3）解析，把類(lèi)中的符號(hào)引用轉(zhuǎn)換為直接引用
初始化环凿，為類(lèi)的靜態(tài)變量賦予正確的初始值
使用梧兼，new出對(duì)象程序中使用
卸載，執(zhí)行垃圾回收
幾個(gè)小問(wèn)題智听？
1羽杰、JVM初始化步驟 ？ 2到推、類(lèi)初始化時(shí)機(jī) 考赛？3、哪幾種情況下莉测，Java虛擬機(jī)將結(jié)束生命周期颜骤？
類(lèi)加載器
啟動(dòng)類(lèi)加載器：Bootstrap ClassLoader，負(fù)責(zé)加載存放在JDK\jre\lib(JDK代表JDK的安裝目錄捣卤，下同)下忍抽，或被-Xbootclasspath參數(shù)指定的路徑中的，并且能被虛擬機(jī)識(shí)別的類(lèi)庫(kù)
擴(kuò)展類(lèi)加載器：Extension ClassLoader董朝，該加載器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader實(shí)現(xiàn)鸠项，它負(fù)責(zé)加載DK\jre\lib\ext目錄中，或者由java.ext.dirs系統(tǒng)變量指定的路徑中的所有類(lèi)庫(kù)（如javax.*開(kāi)頭的類(lèi)）子姜，開(kāi)發(fā)者可以直接使用擴(kuò)展類(lèi)加載器祟绊。
應(yīng)用程序類(lèi)加載器：Application ClassLoader，該類(lèi)加載器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader來(lái)實(shí)現(xiàn)，它負(fù)責(zé)加載用戶(hù)類(lèi)路徑（ClassPath）所指定的類(lèi)久免，開(kāi)發(fā)者可以直接使用該類(lèi)加載器
類(lèi)加載機(jī)制
全盤(pán)負(fù)責(zé)，當(dāng)一個(gè)類(lèi)加載器負(fù)責(zé)加載某個(gè)Class時(shí)扭弧，該Class所依賴(lài)的和引用的其他Class也將由該類(lèi)加載器負(fù)責(zé)載入阎姥，除非顯示使用另外一個(gè)類(lèi)加載器來(lái)載入
父類(lèi)委托，先讓父類(lèi)加載器試圖加載該類(lèi)鸽捻，只有在父類(lèi)加載器無(wú)法加載該類(lèi)時(shí)才嘗試從自己的類(lèi)路徑中加載該類(lèi)
緩存機(jī)制呼巴，緩存機(jī)制將會(huì)保證所有加載過(guò)的Class都會(huì)被緩存，當(dāng)程序中需要使用某個(gè)Class時(shí)御蒲，類(lèi)加載器先從緩存區(qū)尋找該Class衣赶，只有緩存區(qū)不存在，系統(tǒng)才會(huì)讀取該類(lèi)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)厚满，并將其轉(zhuǎn)換成Class對(duì)象府瞄，存入緩存區(qū)。這就是為什么修改了Class后碘箍，必須重啟JVM遵馆，程序的修改才會(huì)生效
jvm內(nèi)存結(jié)構(gòu)
主要關(guān)注點(diǎn)：
jvm內(nèi)存結(jié)構(gòu)都是什么
對(duì)象分配規(guī)則
jvm內(nèi)存結(jié)構(gòu)
方法區(qū)和對(duì)是所有線(xiàn)程共享的內(nèi)存區(qū)域；而java棧丰榴、本地方法棧和程序員計(jì)數(shù)器是運(yùn)行是線(xiàn)程私有的內(nèi)存區(qū)域货邓。
Java堆（Heap）,是Java虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊。Java堆是被所有線(xiàn)程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域四濒，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建换况。此內(nèi)存區(qū)域的唯一目的就是存放對(duì)象實(shí)例，幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都在這里分配內(nèi)存盗蟆。
方法區(qū)（Method Area）,方法區(qū)（Method Area）與Java堆一樣戈二，是各個(gè)線(xiàn)程共享的內(nèi)存區(qū)域，它用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類(lèi)信息喳资、常量挽拂、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)骨饿。
程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）,程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）是一塊較小的內(nèi)存空間亏栈，它的作用可以看做是當(dāng)前線(xiàn)程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。
JVM棧（JVM Stacks）,與程序計(jì)數(shù)器一樣宏赘，Java虛擬機(jī)棧（Java Virtual Machine Stacks）也是線(xiàn)程私有的绒北，它的生命周期與線(xiàn)程相同。虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個(gè)方法被執(zhí)行的時(shí)候都會(huì)同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)棧幀（Stack Frame）用于存儲(chǔ)局部變量表察署、操作棧闷游、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息。每一個(gè)方法被調(diào)用直至執(zhí)行完成的過(guò)程脐往，就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧中從入棧到出棧的過(guò)程休吠。
本地方法棧（Native Method Stacks）,本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用是非常相似的，其區(qū)別不過(guò)是虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行Java方法（也就是字節(jié)碼）服務(wù)业簿，而本地方法棧則是為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)瘤礁。
對(duì)象分配規(guī)則
對(duì)象優(yōu)先分配在Eden區(qū)，如果Eden區(qū)沒(méi)有足夠的空間時(shí)梅尤，虛擬機(jī)執(zhí)行一次Minor GC柜思。
大對(duì)象直接進(jìn)入老年代（大對(duì)象是指需要大量連續(xù)內(nèi)存空間的對(duì)象）。這樣做的目的是避免在Eden區(qū)和兩個(gè)Survivor區(qū)之間發(fā)生大量的內(nèi)存拷貝（新生代采用復(fù)制算法收集內(nèi)存）巷燥。
長(zhǎng)期存活的對(duì)象進(jìn)入老年代赡盘。虛擬機(jī)為每個(gè)對(duì)象定義了一個(gè)年齡計(jì)數(shù)器，如果對(duì)象經(jīng)過(guò)了1次Minor GC那么對(duì)象會(huì)進(jìn)入Survivor區(qū)缰揪，之后每經(jīng)過(guò)一次Minor GC那么對(duì)象的年齡加1陨享，知道達(dá)到閥值對(duì)象進(jìn)入老年區(qū)。
動(dòng)態(tài)判斷對(duì)象的年齡钝腺。如果Survivor區(qū)中相同年齡的所有對(duì)象大小的總和大于Survivor空間的一半霉咨，年齡大于或等于該年齡的對(duì)象可以直接進(jìn)入老年代。
空間分配擔(dān)保拍屑。每次進(jìn)行Minor GC時(shí)途戒，JVM會(huì)計(jì)算Survivor區(qū)移至老年區(qū)的對(duì)象的平均大小，如果這個(gè)值大于老年區(qū)的剩余值大小則進(jìn)行一次Full GC僵驰，如果小于檢查HandlePromotionFailure設(shè)置喷斋，如果true則只進(jìn)行Monitor GC,如果false則進(jìn)行Full GC。
如何通過(guò)參數(shù)來(lái)控制個(gè)各個(gè)內(nèi)存區(qū)域
GC算法 垃圾回收
主要關(guān)注點(diǎn)：
對(duì)象存活判斷
GC算法
垃圾回收器
對(duì)象存活判斷
判斷對(duì)象是否存活一般有兩種方式：
引用計(jì)數(shù)：每個(gè)對(duì)象有一個(gè)引用計(jì)數(shù)屬性蒜茴，新增一個(gè)引用時(shí)計(jì)數(shù)加1星爪，引用釋放時(shí)計(jì)數(shù)減1，計(jì)數(shù)為0時(shí)可以回收粉私。此方法簡(jiǎn)單顽腾，無(wú)法解決對(duì)象相互循環(huán)引用的問(wèn)題。
可達(dá)性分析（Reachability Analysis）：從GC Roots開(kāi)始向下搜索诺核，搜索所走過(guò)的路徑稱(chēng)為引用鏈抄肖。當(dāng)一個(gè)對(duì)象到GC Roots沒(méi)有任何引用鏈相連時(shí)，則證明此對(duì)象是不可用的窖杀，不可達(dá)對(duì)象漓摩。
GC算法
GC最基礎(chǔ)的算法有三種：標(biāo)記 -清除算法、復(fù)制算法入客、標(biāo)記-壓縮算法管毙，我們常用的垃圾回收器一般都采用分代收集算法腿椎。
標(biāo)記 -清除算法，“標(biāo)記-清除”（Mark-Sweep）算法夭咬，如它的名字一樣啃炸，算法分為“標(biāo)記”和“清除”兩個(gè)階段：首先標(biāo)記出所有需要回收的對(duì)象，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收掉所有被標(biāo)記的對(duì)象卓舵。
復(fù)制算法南用，“復(fù)制”（Copying）的收集算法，它將可用內(nèi)存按容量劃分為大小相等的兩塊边器，每次只使用其中的一塊。當(dāng)這一塊的內(nèi)存用完了托修，就將還存活著的對(duì)象復(fù)制到另外一塊上面忘巧，然后再把已使用過(guò)的內(nèi)存空間一次清理掉。
標(biāo)記-壓縮算法睦刃，標(biāo)記過(guò)程仍然與“標(biāo)記-清除”算法一樣砚嘴，但后續(xù)步驟不是直接對(duì)可回收對(duì)象進(jìn)行清理，而是讓所有存活的對(duì)象都向一端移動(dòng)涩拙，然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存
分代收集算法际长，“分代收集”（Generational Collection）算法，把Java堆分為新生代和老年代兴泥，這樣就可以根據(jù)各個(gè)年代的特點(diǎn)采用最適當(dāng)?shù)氖占惴ā?/p>
垃圾回收器
Serial收集器工育，串行收集器是最古老，最穩(wěn)定以及效率高的收集器搓彻，可能會(huì)產(chǎn)生較長(zhǎng)的停頓如绸，只使用一個(gè)線(xiàn)程去回收。
ParNew收集器旭贬，ParNew收集器其實(shí)就是Serial收集器的多線(xiàn)程版本怔接。
Parallel收集器，Parallel Scavenge收集器類(lèi)似ParNew收集器稀轨，Parallel收集器更關(guān)注系統(tǒng)的吞吐量扼脐。
Parallel Old 收集器，Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本奋刽，使用多線(xiàn)程和“標(biāo)記－整理”算法
CMS收集器瓦侮，CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一種以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器。
G1收集器佣谐，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?jī)?nèi)存的機(jī)器. 以極高概率滿(mǎn)足GC停頓時(shí)間要求的同時(shí),還具備高吞吐量性能特征
GC分析 命令調(diào)優(yōu)
主要關(guān)注點(diǎn)：
GC日志分析
調(diào)優(yōu)命令
調(diào)優(yōu)工具
GC日志分析
摘錄GC日志一部分（前部分為年輕代gc回收脏榆；后部分為full gc回收）：
2016-07-05T10:43:18.093+0800:25.395: [GC [PSYoungGen: 274931K->10738K(274944K)] 371093K->147186K(450048K),0.0668480 secs] [Times: user=0.17sys=0.08, real=0.07secs] 2016-07-05T10:43:18.160+0800:25.462: [Full GC [PSYoungGen: 10738K->0K(274944K)] [ParOldGen: 136447K->140379K(302592K)] 147186K->140379K(577536K) [PSPermGen: 85411K->85376K(171008K)],0.6763541 secs] [Times: user=1.75sys=0.02, real=0.68secs]
通過(guò)上面日志分析得出，PSYoungGen台谍、ParOldGen须喂、PSPermGen屬于Parallel收集器吁断。其中PSYoungGen表示gc回收前后年輕代的內(nèi)存變化；ParOldGen表示gc回收前后老年代的內(nèi)存變化坞生；PSPermGen表示gc回收前后永久區(qū)的內(nèi)存變化仔役。young gc 主要是針對(duì)年輕代進(jìn)行內(nèi)存回收比較頻繁，耗時(shí)短是己；full gc 會(huì)對(duì)整個(gè)堆內(nèi)存進(jìn)行回城又兵，耗時(shí)長(zhǎng)，因此一般盡量減少full gc的次數(shù)
young gc 日志:
Full GC日志:
調(diào)優(yōu)命令
Sun JDK監(jiān)控和故障處理命令有jps jstat jmap jhat jstack jinfo
jps卒废，JVM Process Status Tool,顯示指定系統(tǒng)內(nèi)所有的HotSpot虛擬機(jī)進(jìn)程沛厨。
jstat，JVM statistics Monitoring是用于監(jiān)視虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)狀態(tài)信息的命令摔认，它可以顯示出虛擬機(jī)進(jìn)程中的類(lèi)裝載逆皮、內(nèi)存、垃圾收集参袱、JIT編譯等運(yùn)行數(shù)據(jù)电谣。
jmap，JVM Memory Map命令用于生成heap dump文件
jhat抹蚀，JVM Heap Analysis Tool命令是與jmap搭配使用剿牺，用來(lái)分析jmap生成的dump，jhat內(nèi)置了一個(gè)微型的HTTP/HTML服務(wù)器环壤，生成dump的分析結(jié)果后晒来，可以在瀏覽器中查看
jstack，用于生成java虛擬機(jī)當(dāng)前時(shí)刻的線(xiàn)程快照郑现。
jinfo潜索，JVM Configuration info 這個(gè)命令作用是實(shí)時(shí)查看和調(diào)整虛擬機(jī)運(yùn)行參數(shù)。
調(diào)優(yōu)工具
常用調(diào)優(yōu)工具分為兩類(lèi),jdk自帶監(jiān)控工具：jconsole和jvisualvm懂酱，第三方有：MAT(Memory Analyzer Tool)竹习、GChisto。
jconsole列牺，Java Monitoring and Management Console是從java5開(kāi)始整陌，在JDK中自帶的java監(jiān)控和管理控制臺(tái)，用于對(duì)JVM中內(nèi)存瞎领，線(xiàn)程和類(lèi)等的監(jiān)控
jvisualvm泌辫，jdk自帶全能工具，可以分析內(nèi)存快照九默、線(xiàn)程快照震放；監(jiān)控內(nèi)存變化、GC變化等驼修。
MAT殿遂，Memory Analyzer Tool诈铛，一個(gè)基于Eclipse的內(nèi)存分析工具，是一個(gè)快速墨礁、功能豐富的Java heap分析工具幢竹，它可以幫助我們查找內(nèi)存泄漏和減少內(nèi)存消耗
GChisto，一款專(zhuān)業(yè)分析gc日志的工具
JVM總結(jié)就寫(xiě)到這啦恩静，了解更多JAVA知識(shí)可關(guān)注微信公眾號(hào)“老周扯IT”
