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什么是JVM?
JVM是(Java Virtual Machine)Java虚拟机的缩写，是一个运行在操作系统之上的虚拟机。
JVM 屏蔽了与操作系统平台相关的信息，使 Java 程序只需生成字节码就可以在多种平台上不加修改地运行。JVM 负责把字节码解释成具体平台上的机器指令执行。这就是Java的能够“一次编译，到处运行”的原因。
三种JVM
- SUN: HotSpot
- BEA: JRockit
- IBM: J9VM
运行时数据区
.java->.class->类加载器(ClassLoader)->运行时数据区
Car car1=new Car();
//car1存放在栈中,实际上就是一个地址,地址指向的内存空间就是堆. 真实的对象存在于堆中.
- 堆(Heap): 存放new的对象和数组,Class对象.一个进程只有一个堆
- 方法区(Method Area 即永久代1.8取消): 存放类元数据(.class)和static变量
- 运行时常量池(1.7将常量池移到堆中): 包装类的-128~127之间的数值(超范围则在堆中new),String类型,final常量
- 虚拟机栈(stack 又名引用地址): 每一个方法被调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。栈帧中会存放基本数据类型的具体数值,对象引用(堆中对象的地址).一个线程有一个栈.
- 局部变量表(Local Variable Table)
- 操作数栈(Operand Stack)
- 返回地址(Return Adderss)
- 动态链接(Dynamic Linking)
- 指向运行时常量池的引用
- 本地方法栈(Native Method Stack): 主要为虚拟机使用到的Native方法服务。 也会抛出StackOverflowError和OutOfMemoryError。
- 程序计数器(Program Counter Register 又名PC寄存器): 每个线程都有一个程序计数器,是线程私有的,存放下一条指令所在地址
| 区域 | 是否线程共享 | 是否会内存溢出 | 是否存在垃圾 |
|---|---|---|---|
| 程序计数器 | 否 | 不会 | 否 |
| 虚拟机栈 | 否 | 会 | 否 |
| 本地方法栈 | 否 | 会 | 否 |
| 堆 | 是 | 会 | 是(大部分) |
| 方法区 | 是 | 会 | 是 |
数据类型:
- 堆:可以看做完全二叉树的数组对象
- 栈:类似单口的队列(桶),先进后出,只能在栈顶对数据进行插入和删除
堆内存
- 新生代: 1/3堆空间
- 伊甸园区Eden: 当创建一个对象时，对象会被优先分配到新生代的Eden区,此时JVM会给对象定义一个对象年龄计数器（
-XX:MaxTenuringThreshold）.如果分配的对象大小超过了-XX:PetenureSizeThreshold，对象会直接被分配到老年代. - 幸存区:谁空谁是to
- From Servivor
- To Servivor
- 伊甸园区Eden: 当创建一个对象时，对象会被优先分配到新生代的Eden区,此时JVM会给对象定义一个对象年龄计数器（
- 老年代: 2/3堆空间,当对象的年龄到达
-XX:MaxTenuringThreshold时进入老年代. - 永久代(jdk1.8取消): 即方法区,存放JDK自带的Class对象和Meta（元数据）的信息。不存在垃圾回收.
- 元空间(1.8取代永久代): 元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。
JVM堆内存分配
- 在默认不配置JVM堆内存大小的情况下，JVM根据默认值来配置当前内存大小
- 在JDK 1.7中，默认情况下新生代和老年代的比例是1:2，可以通过–XX:NewRatio来配置
- 新生代中的Eden:From Survivor:To Survivor的比例是8:1:1，可以通过-XX:SurvivorRatio来配置
- 若在JDK 1.7中开启了-XX:+UseAdaptiveSizePolicy，JVM会动态调整JVM堆中各个区域的大小以及进入老年代的年龄
- 此时–XX:NewRatio和-XX:SurvivorRatio将会失效，而JDK 1.8是默认开启-XX:+UseAdaptiveSizePolicy
- 在JDK 1.8中，不要随意关闭-XX:+UseAdaptiveSizePolicy，除非对堆内存的划分有明确的规划
- 每次GC后都会重新计算Eden、From Survivor、To Survivor的大小
- 计算依据是GC过程中统计的GC时间、吞吐量、内存占用量
GC垃圾回收
GC分类
- MinorGC: 当伊甸园区满时,触发MinorGC对新生代进行垃圾回收,如果对象没有被MinorGC回收则进入幸存者区且年龄+1.每经历一次MinorGC,幸存者区中的对象年龄也会+1.MinorGC后伊甸园区和to区为空.
- FullGC: 当老年代满时,触发FullGC对老年代和新生代进行垃圾回收.FullGC后如果堆内存仍然不足则报OOM错误.
引用计数法(弃用)
通过判断对象的引用数量来决定对象是否可以被回收。
很难处理循环引用，相互引用的两个对象则无法释放。因此目前主流的Java虚拟机都摒弃掉了这种算法。
标记清除法
分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收清除所有未被标记的对象。
标记阶段：标记的过程其实就是可达性分析算法的过程，遍历所有的GC Roots对象，对从GC Roots对象可达的对象都打上一个标识，一般是在对象的header中，将其记录为可达对象；
清除阶段：清除的过程是对堆内存进行遍历，如果发现某个对象没有被标记为可达对象（通过读取对象header信息），则将其回收。
- 优点: 不需要额外空间
- 缺点: 1.两次扫描浪费时间.2.会产生内存碎片,当内存碎片过多可能导致无法给大对象分配内存。
标记压缩法
标记清除算法的基础上将存活对象往内存的一端移动
- 好处: 不会产生内存碎片
- 坏处: 还需要第三次对内存空间的扫描整理
复制算法
新生代使用复制算法.GC时将伊甸园区和from区中幸存的对象复制到to区中,清理伊甸园区和from区,然后将from和to交换.保证to区中永远为空
- 好处: 不会产生内存碎片
- 坏处: 1.to区永远为空,浪费了内存.2.对象存活率较高时就要进行较多的复制操作，效率将会变低。
- 适用于对象存活度较低的场景.
分代收集算法(GC使用)
分代回收算法实际上是把复制算法和标记整理法的结合,不同代就采用不同的回收算法，以此来达到高效的回收算法。
新生代：由于新生代产生很多临时对象，大量对象需要进行回收，所以采用复制算法是最高效的。
老年代：回收的对象很少，都是经过几次标记后都是不可回收的状态转移到老年代的，所以仅有少量对象需要回收，故采用标记清除+标记压缩算法混合实现。
类加载流程
- 加载:将.class字节码文件加载到方法区中,在堆中生成对应类的Class对象.
- 启动类加载器:加载java核心类库(jre/lib/rt.jar)中的类,该加载器无法直接获取
- 扩展类加载器:加载jre/lib/ext目录下的jar包或-D java.ext.dirs指定目录中的jar包
- 应用类加载器:加载java -classpath或-D java.class.path目录下的类和jar包
- 链接
- 验证:验证.class中的代码符合JVM规范
- 准备:为static变量分配内存和初始化默认值
- 解析:将常量池中的符号引用(常量名)解析为直接引用(地址)
- 初始化:执行类构造器()方法,将类中所有静态代码块和静态变量语句合并自上而下执行.
- 子类引用父类的静态变量,不会导致子类的初始化,但父类会初始化
- 数组定义类引用,不会导致类初始化
- 引用常量不会导致类的初始化
实例化对象流程
- 在堆中分配内存空间
- 执行构造方法，初始化对象
- 将栈中的对象引用指向堆的内存地址.
实例化对象不是一个原子操作,可能会发生指令重排
双亲委派机制
某个特定的类加载器在接到加载类的请求时，首先将加载任务委托给父类加载器，依次递归，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回；只有父类加载器无法完成此加载任务时，才自己去加载。
沙箱安全机制
沙箱是一个限制程序运行的环境。沙箱机制就是将Java代码限定在虚拟机（JVM)特定的运行范围中，并且严格限制代码对本地系统资源访问，通过这样的措施来保证对代码的有效隔离，防止对本地系统造成破坏。
native方法
使用native关键字修饰的方法,说明是java无法直接操作的资源,会进入本地方法栈,调用本地方法接口JNI(java native interface),最后交由本地c/c++方法执行.
常用JVM参数
GC日志类
-XX:+PrintGCDetails #打印GC详细日志
-XX:+PrintGCDateStamps #输出绝对时间
-Xloggc:/Users/ouyang/gc.log #GC日志文件路径，目录/Users/ouyang必须存在
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError #发生OOM时备份heapdump文件
-XX:HeapDumpPath=/Users/ouyang #配置OOM时heapdump文件生成路径
堆空间大小
-Xms50m #JVM最小可用内存为50m(默认总内存1/64)
-Xmx50m #JVM最大可用内存为50m(默认总内存1/4)
-Xmn10m #设置young区大小为10m
-XX:+UseAdaptiveSizePolicy #开启自适应特性，默认开启,开启后 NewRatio和SurvivorRatio失效
-XX:NewRatio=2 # 新生代和老年代的比例
-XX:SurvivorRatio=8 #指定Eden与Survivor的大小比例为8:1，即Eden为8m，每个Survivor为1m
-XX:PermSize=32m #设置永久代初始内存为32m
-XX:MaxPermSize=32m #指定永久代最大内存为32m
-XX:MetaspaceSize=32m #设置元空间初始内存为32m
-XX:MaxMetaspaceSize=32m #指定元空间最大内存为32m
调优
-XX:MaxTenuringThreshold=15 #设置对象年龄阀值为15
-XX:+PrintTenuringDistribution #GC日志中输出对象年龄分布信息
-XX:ParallelGCThreads=8 #配置STW GC线程数
Jprofiler分析内存
eclipse使用MAT进行内存分析
安装jprofiler客户端(安装路径无空格中文).
安装jprofiler的idea插件,并配置客户端启动器在安装目录/bin/jprofile.exe
作用:
- 分析OOM时产生的heapdump内存文件,快速定位内存泄漏位置
- 获取堆中数据
- 获取大的对象等等
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