jvm超简洁版提纲

jvm

位置

jre（java运行环境）位于操作系统之上，jre包含jvm

体系结构

类加载器（加载.class文件）与运行时数据区进行交互

运行时数据区

• 不产生垃圾

  • 栈

  • 本地方法栈

  • 程序计数器

• 产生垃圾

  • 堆

  • 方法区

类加载器

Class Loader加载.class文件

加载：.class文件->内存方法区->class对象

链接：静态变量分配内存

初始化：类构造器初始化

类加载器（三种）

启动类加载器：%JAVA_HOME%\bin jar包 rt.jar

拓展类加载器：%JAVA_HOME%\bin\ext jar包

系统类加载器：类路径指定类库

自定义类加载器

向上委托，到启动类加载器

父加载器失败由子加载器加载

避免重复加载，避免修改核心类

沙箱机制

限制运行环境，代码隔离，限制对本地资源访问

组件：

• 字节码校验器：检验java语法规范，核心类不进行检验

• 类装载器

  • 恶意代码

  • 类库边界

  • 保护域，以及代码权限

Native

示例：private native void start0();

native 超出java范围，调用c库

进入本地方法栈调用本地方法库

本地方法栈登记native方法，通过本地方法接口（JNI）加载

本地方法接口融合c，c++程序

pc程序计数器

线程私有，指针指向方法区中的指令字节码，存放指令地址

指令字节码：存储指向下一条指令的地址，即将执行指令地址

方法区

线程共享

字段、方法字节码、构造函数、接口

方法区：静态变量static，常量final、类信息：构造函数 接口定义、运行时的常量

示例变量堆内存

栈

生命周期同线程、无垃圾回收问题

内存：8大基本类型，对象引用、实例方法（递归）

运行原理：栈帧

栈满：StackOverFlowError

栈帧组成：

• 局部变量表

• 操作数栈

• 动态链接：符号引用转换成直接引用

• 方法出口：栈中下一元素地址

反编译 javap -c xxx.class

一个类被加载到JVM中时，它的符号引用（比如方法、字段等）会被转化为直接引用（比如方法调用指令、字段访问指令等）

堆

堆：一个，栈：一个线程一个线程栈

组成：

• 新生区

  • 伊甸园区：new对象

  • 幸存0区：轻GC存活

  • 幸存1区：轻GC存活

• 养老区：多次轻GC存活

• 永久区（元空间）：jdk自身class对象

GC回收：伊甸园区和养老区

99%对象是临时对象

永久区出现OOM：加载大量三方jar包，大量动态生成反射类，直至内存满

元空间：==逻辑存在，物理不存在==

存储本地磁盘，不在内存虚拟机中

jvm最大内存：电脑内存1/4

jvm初始内存：电脑内存1/64

总结

栈：基本数据类型，引用数据类型，实例对象的方法

堆：new出的对象和数组

方法区：Class对象，static变量，常量池

JPofiler分析OOM

idea安装插件

生成dump文件：-Xms1m -Xmx1m -XX：+HeapDumpONOutOfMemoryError

JVm调优常见参数

垃圾回收算法

引用计数算法

对象被引用计数加一，被释放减一

垃圾回收计数为0

致命缺点：无法处理循环引用

复制算法

划分内存相等两区域，每次使用一区域

机制：遍历当前使用区域，复制正使用对象到另一区域，清理当前区域

处理的是正使用的对象，复制成本小，复制后还可进行内存整理

优点：无碎片问题

缺点：两倍空间

标记-清除算法

两阶段：

• 从引用根节点开始标记可回收对象

• 遍历堆，清除未带标记的

优点：不浪费空间

缺点：暂停应用，内存碎片

标记-压缩算法

两阶段：

• 从引用根节点开始标记可回收对象

• 清除未标记节点，并且压缩存活对象，顺序排放

分代回收策略

1. new对象放在伊甸园

2. 伊甸园满，触发轻GC，回收伊甸园垃圾对象，存活对象放置幸存0区，1区为空

3. 伊甸园再满，触发轻GC，回收伊甸园和0区垃圾对象，存活对象放置1区，0区为空

4. 反复切换（默认15次），存活对象放置老年区

5. 老年区满了触发全GC

轻GC：

• 复制算法

• 新生代满触发

• 收集间隔短

重GC：

• 标记压缩算法

• 老年代满触发

• 使用System.gc显示触发

• 耗时，间隔长

垃圾收集器

串行收集器（Serial）

单线程收集，简单高效

新生代：复制算法

老年代：标记-整理

并行收集器（ParNew）

串行收集器多线程版

同上

Parallel Scavenge收集器

复制算法，并行多线程

优势：系统吞吐量

系统吞吐量=运行用户代码时间/（运行用户代码时间+垃圾收集时间）

Parallel Old收集器

单线程 标记整理算法 吞吐量优先

CMS收集器（Concurrent Mark Sweep）

多并发低暂停 标记-清除算法

获取最短回收停顿时间为目标

G1收集器

划分堆内存为大小相等独立区域

STW

问题：垃圾回收时，用户线程执行完了，堆中对象失去引用变成垃圾

解决：快速完成垃圾回收，再恢复用户线程运行

JMM

java内存模型

虚拟存在，规范，定义变量访问方式

线程与主内存：

• 线程共享变量在主内存中

• 每一线程有私有本地内存

• 本地内存存储线程读写共享变量的副本

三大特性：

1. 原子性：使用synchronized

2. 可见性：使用volatile，synchoronized，final

3. 有序性：指令重排

synchoronized：unlock前同步回主存

final：线程可见（注意this逃逸例外，线程通过this访问被final修饰的初始化一半的对象）

指令重排：源代码->编译器优化重排->指令并发重排->内存系统重排->最终执行的命令 不影响单线程执行，影响多线程并发执行的正确性