JVM 相关知识点总结

JVM相关知识点很多，总结了一部分，全是干货。

JVM内部存储

JVM内存区域分为虚拟机栈、本地方法栈、堆、方法区、程序计数器

虚拟机栈	局部变量、基本数据类型、对象引用、和字节码指令地址 、为java方法服务
本地方法栈	为本地方法服务
堆（主要探讨）	内存
方法区	类、常量、静态变量，线程内存
程序计数器	线程位置的计数器

 

内存分配机制

 

内存分配主要指堆中的内存分配，也是GC主要区域

堆 (-Xms -Xmx)（Java Heap） 以分代法为基础，将内存分为：

 

新生代（Young generation -Xmn）: 新生对象放在年轻代里，尽可能快速收集生命周期短的对象

分为三个区：Eden、两个Survivor。Eden满了给 Survivor，Survivor满了会把从另一个Survivor复制过来的且存活的对象 复制到年老区（该过程为一次Minor GC， 单纯Survivor 满不会引发 Minor GC）。两个Survivor区是对称的，可能同时有Eden 获取的对象。而年老区的对象都是只有从第一个Survivor取过来的，Survivor区总有一个是空的。Survivor可以配置多个，这样可增加新生代，减少沦为OG的可能性

老年代（OG -XX）：经历N次垃圾回收仍然存活的对象。OG存的都是生命周期比较长的对象。

持久代（JDK1.8后移除，转为元空间）：存放静态文件，对GC没有显著影响，可能会动态生成或调用class。因为其使用堆外内存，也就是直接内存，元空间的最大可分配空间就是系统可用内存空间，可以避免永久代的内存溢出问题

 

Minor GC ： 对象在 Survivor 区中每熬过一次 Minor GC，Age增加一岁，当达到阈值时 GC可转为老年代 （该阈值 ： -XX:MaxTenuringThreshold）

Full GC：当年老代满时会引发Full GC，Full GC将会同时回收年轻代、年老代，

               当永久代满时也会引发Full GC，会导致Class、Method元信息的卸载

 

参数调优

 

JVM参数调优主要针对减少FullGC次数和对持续时间的优化。

引入系统吞吐量概念（进程可用时间/运行总时间）

进程可用时间是指进程运行总时间减去安全点暂停时间。

FullGC是安全点暂停时间较长的主要原因:

堆内存YG:OG=1:2当局部变量远远大于全局变量时，局部变量生命周期都很短。需重新配置

-Xmx：-Xms -XMx 设置初始/最大堆大小。xmx越大。持续时间越长。xmx越小，FullGC次数越多

YG优化：小对象避免发往OG，------合理设置晋升年龄范围。

默认Eden：s1：s2 = 8：1：1 年轻一点MinorGC较老一代 MinorGC更频繁，但是速度较快，所以 短寿命的尽量留在GC收回。若s比较太小可能导致对象直接晋升OG。可以设置SurvivorRatio ，对象达到S区一半时，晋升年龄更大。 大对象直接放给OG，设置PretenurSizeThreshold = 1024，超过1k对象直接OG

OG优化：

OG默认使用Parallel-old垃圾收集器，采用标记清除算法，安全天暂停线程，然后多线程并行GC 会造成时许时间过长。通常启用CMS收集器代替。（特点：GC线程与用户线程同步进行）

 

总结优化阈值：

1. YG中 Age 计数参数 MaxTenuringThreshold :控制新生代需要经历多少次GC晋升到老年代中的最大阈值

2. 对象大小参数 PretenurSizeThreshold  : 超过1k对象直接OG

3. survivor 大小参数 ：SurvivorRatio :

4. survivor 个数: Survivor可以配置多个，这样可增加新生代，减少沦为OG的可能性

GC机制

GC有两种：并行、串行

GC机制是由JVM一个被称为垃圾回收器的守护线程执行，用来清理需要清除的对象，回收堆内存。

在从内存回收一个对象之前会调用对象的finalize()方法。

当一个对象通过一系列根对象都不可达时就会被回收。（简而言之，当一个对象的所有引用都为null。循环依赖不算做引用，如果对象A有一个指向对象B的引用，对象B也有一个指向对象A的引用，除此之外，它们没有其他引用，那么对象A和对象B都、需要被回收）

 

GC 算法

 

 

1.引用计数法

解释：增加一个变量引用，引用计数器加一。减少一个引用，计数器减一。 当计数器为0时，GC回收

缺点：频繁加减法 会增加对系统资源的消耗

内存泄露：无法处理循环引用的情况。假设两个对象 A和B，A引用了B对象，并且B中也引用了A对象，

那么这时两个对象的引用计数器都不为0，但是由于存在相互引用导致无法垃圾回收A和 B，导致内存泄漏。

2.标记清除法

解释：标记阶段、清除阶段。标记阶段标记所有可达对象，清除未标记对象

缺点：垃圾回收后可能存在大量内存碎片。因为对象所占地址空间是固定的

3.标记压缩清除法

解释：标记、压缩、清除。标记后的对象放在一起，确定开始和结束地址。集体清除不会有遗留的内存碎片。

缺点：压缩阶段占用系统消耗。标记过多，效率会下降

4.复制算法（新生代）

解释：将内存分为两块，使用其中一块。垃圾回收时将该块中存活的对象复制到另一块未使用的内存中。清除使用的内存块的所有对象。未使用内存块激活为使用内存块。使用内存块转为未使用内存块。

缺点：存货对象较多时，效率比较差。并且空间折半，内存资源浪费

优点：不会产生内存碎片

5.分代法（Java堆）

解释：根据对象生命周期长短将其分块。再根据每块内存特点，使用不同回收算法，提高回收效率

因此。java虚拟机中的堆根据这种算法分为新生代（复制）和老年代（标记压缩清除）

6.分区算法

解释：将整个空间划分为连续不同的小区间，每个区间独立使用。独立回收

优点：可以一次回收多个小区间。

回收配置

Java提供多种类型的垃圾回收器。JVM中的垃圾收集一般都采用“分代收集”，不同的堆内存区域采用不同的收集算法，主要目的就是为了增加吞吐量或降低停顿时间。

Serial收集器：新生代收集器，使用复制算法，使用一个线程进行GC，串行，其它工作线程暂停。

ParNew收集器：新生代收集器，使用复制算法，Serial收集器的多线程版，用多个线程进行GC，并行，其它工作线程暂停。使用-XX:+UseParNewGC开关来控制使用ParNew+Serial Old收集器组合收集内存；使用-XX:ParallelGCThreads来设置执行内存回收的线程数。

Parallel Scavenge 收集器：吞吐量优先的垃圾回收器，作用在新生代，使用复制算法，关注CPU吞吐量，即运行用户代码的时间/总时间。使用-XX:+UseParallelGC开关控制使用Parallel Scavenge+Serial Old收集器组合回收垃圾。

Serial Old收集器：老年代收集器，单线程收集器，串行，使用标记整理算法，使用单线程进行GC，其它工作线程暂停。

Parallel Old收集器：吞吐量优先的垃圾回收器，作用在老年代，多线程，并行，多线程机制与Parallel Scavenge差不错，使用标记整理算法，在Parallel Old执行时，仍然需要暂停其它线程。

CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器：老年代收集器，致力于获取最短回收停顿时间（即缩短垃圾回收的时间），使用标记清除算法，多线程，优点是并发收集（用户线程可以和GC线程同时工作），停顿小。

使用-XX:+UseConcMarkSweepGC进行ParNew+CMS+Serial Old进行内存回收，优先使用ParNew+CMS（原因见Full GC和并发垃圾回收一节），当用户线程内存不足时，采用备用方案Serial Old收集。