JVM理解（阅读深入理解Java虚拟机——JVM高级特性与最佳实践(第2版)）

以下是读完《深入理解Java虚拟机——JVM高级特性与最佳实践(第2版)》这本书的心得，我随便写，各位自己看，有不对的地方请指正，有些地方也没看懂(涉及了很多的编译原理内容)，—— 多读书读看报，少吃零食多睡觉。

 第一章，啥也没说讲讲故事发生的背景(比如主人公出生前，都得天降异象)，主要是讲述了一下发展史吧，不累述。

第二章，主要讲的是jvm的内存管理：开局一张图，（我从网上copy的）感觉图的记忆比较简单，看图说话，分别介绍下每个部分的作用。

1、先说最简单的程序计数器，线程私有，记录当前线程运行的到哪里，（就像书签，夹好了书放起来，隔两天回来再继续看），程序计数器也一样，当完成线程切换或者循环等其他操作时，需要回到上一次运行指令的地方，如果是native方法则值为空。

2、栈，分为java栈 和本地方法栈，区别是啥，本地方法栈执行的是虚拟机需要的native方法。

栈也是线程私有的，与线程的生命周期相同，每个方法执行的时候都会创建一个栈帧，存放，局部变量表，操作数栈，方法出口等，方法的执行对应着栈帧出栈到入栈的过程。

3、堆，被所有线程共享，存放对象实例及数组，垃圾收集器的主要管理区域，可分新生代：eden、form survivor、to survivor；老年代。

4、方法区（方法区相当于接口，jdk7永久代和jdk8元空间是具体实现），被虚拟加载的类的信息，存放常量（存放在常量池，方法区的一部分），静态变量。垃圾回收主要是类的卸载和常量回收。（方法区回收：回收常量池中的常量，常量池中对象不再被引用。类的卸载需要三个条件：①类的所有实例都被回收，②类的ClassLoader也被回收，③ 对应的class对象没有被引用，无法通过反射获取）

5、对象的创建，内存分配，以及访问。对于面向对象语言最常听到的一个名词就是对象，那么对象是如何被创建，分配，以及访问的呢？

当遇到关键字new时，虚拟机会先查找改对象是否存在于常量池中，并且是否被类加载 器 加载过、解析初始化过，如果没有则需要进行类加载,内存分配两种方式:

① 当垃圾回收器带有压缩功能(serial,parnew)，即用过的内存在一边，空闲的在另一边，中间用指针隔开，分配内存只需要移动指针即可，这种方式叫做指针碰撞。

② 垃圾收集器不带有压缩功能如：CMS(我们系统使用的就是这种)，内存空间零散，大小不一，这时候就需要维护一张表，记录剩余空间的大小，以便存放对象这种方式叫做空闲列表。

除了这两个内存分配地址分配方式 之外，当内存分配的时候其实也存在并发问题，A、B同时请求一块地址，那么改如何分配呢？

这里也有两中选择，① CAS，② 本地线程分配缓冲( TLAB )

① CAS是什么，简单点说就是 更新A先要记录A的旧值， A更新为B时判断A的值 是否改变过，如果没有则更新，（ABA问题，忽略先）

②TLAB 内存的分配按线程划分，每块线程有一个独立的内存，内存用尽才会再申请新的，只有这个才会同步锁定。

内存分配完成，需要把分配到的内存空间初始化零值(除了对象头——存放对象的信息，比如：对象哈希码，那个类的实例) 。

之后执行对象的<init>方法，根据程序员的心意进行初始化。

6、对象内存布局；分为三块：对象头，实例数据，补齐填充(如果位不够填充值，薯片包装盒子里的气)

①对象头：作者讲了很多很细，有些也听不动，总结起来如下：一、存放运行时数据（hash码，GC分代年龄——决定对象是否要被回收，线程持有的锁等等）二、对象类型指针（看看下面对象访问的那张图，确定对象是哪个类的实例，如果是一个数组还要存放长度),关于对象头可以参考我的这个博客  Synchronized关键字------------ 对象头_synchronized 对象头线程id_君莫笑_0808的博客-优快云博客。

②实例数据，程序中被定义的字段安装定义的顺序和虚拟机的分配策略：long/double, int, shorts/chars,bytes/boolean,oops,相同宽度的会被分配到一起。

7、对象访问：两种方式，句柄访问，直接指针。

① 句柄访问，需要划分出来一块单独的空间，栈中的reference ，直接访问句柄池，句柄池中存储这对象实例数据指针和类型指针，分别对应堆中的实例池，和方法区中的对象类型，如下图：

② 直接指针，直接存储对象地址，由对象存储对象类型数据，如下图：

对比：句柄访问，垃圾回收对象地址移动，句柄池修改，reference不需要修改；直接指针(hotspot采用此方式进行对象访问)，减少了一次二次寻址。

第三章：垃圾回收，说说垃圾回收算法，以及几种垃圾回收器。

一、确认什么样的对象需要清除：两种算法

① 引用计数，对象被引用一次则计数器加1，引用失效则减1，当引用计数为0的时候表示对象需要被清理。（循环引用清除不了了）

② 可达法，从根节点GCRoot起向下找，走过的 路径成为引用链，如果对象到GCRoot没有引用连相连则不可达，表示可能被清理。

在Java语言中，可作为GC Roots 的对象包括下面几种

• 虚拟机栈（栈帧中的本地变量表）中引用的对象
• 方法区中静态变量引用的对象
• 方法区中常量引用的对象
• 本地方法栈（即一般说的 Native 方法）中JNI引用的对象

③ 被判断为不可达的对象，不会立马被回收掉，需要看对象是否重写了finalize()，如果没有重写，或者已经调用一次，会被放入一个慢队列中，稍后有虚拟机重新标记，如果第二次被标记时依然不可达，则会被回收。

二、垃圾收集算法，一般新生代采用的是复制算法，老年代采用的标记——整理法。

1、标记清除

    标记所有需要被回收的对象，然后回收，缺点：产生大量的空间碎片。

2、复制（主要回收新生代）

    将内存划分为2块，将存活的对象复制到另外一块内存中，将剩余的空间全部清理，缺点：内存利用率低

    在GC开始的时候，对象只会存在于Eden区和名为“From”的Survivor区，Survivor区“To”是空的。紧接着进行GC，Eden区中所有存活的对象都会被复制到“To”，而在“From”区中，仍存活的对象会根据他们的年龄值来决定去向。年龄达到一定值(年龄阈值，可以通过-XX:MaxTenuringThreshold来设置)的对象会被移动到年老代中，没有达到阈值的对象会被复制到“To”区域。经过这次GC后，Eden区和From区已经被清空。

    新生代 90%的对象会“朝生夕死”，所以对于空间的划分 eden：8，form survivor：1，to survivor：1，但是我们不能保证剩余的空间一定够用，这个时候就需要分配担保，如果survivor的空间不足以存放存活的对象，则直接将对象放到老年代，即需要老年代的空间做担保（如果老年代空间也不够则发生fullGC）。新生代老年代的空间占比如下图:

3、标记——整理

    标记--------整理 就是带有整理功能的标记清除，先标记存活的对象然后向一边移动，再清理边界以外的内存空间。

4、分代收集

    就是把堆分成，新生代，老年代，新生代朝生夕死，适合使用复制算法，老年代没有人再为他担保，一般采用标记清除或者标记整理，为什么采用分代收集? 为了减少gc次数，减少stop the world时间。

hotspot算法实现，设置很多个安全点，到达安全点的线程会被挂起，直至gc完成。

三、垃圾收集器

1、serial收集器，单行的收集器，垃圾收集过程会挂起所有正在执行的线程,对应老年代收集器serialOld。

2、parnew收集器，并行收集器，相对于serial，增加了多个线程执行垃圾回收，配合CMS使用。对应老年代收集器parnew。

3、parallel Scavenge收集器(吞吐量优先收集器)，关注的是吞吐量，吞吐量=运行代码时间/(运行代码+垃圾收集时间)。

4、CMS收集器（我们系统使用的垃圾收集器，标记——清除），第一款真正并行的收集器，用户和垃圾收集器同时工作,(依然会出现短暂的stop the world)，分为四个步骤:

① 初始标记：标记GC Root直接关联到的对象。

② 并发标记：GC Root tracing 查找GC Roots 

③ 重新标记：修正并发标记过程中导致的一些变化的标记。

④ 并发清除：清除标记 的内存空间。

缺点：CMS回收线程 =（CPU数量+3）/ 4，cpu核数较少时占用资源明显。无法清除浮动垃圾，GC的同时在运行客户程序，这部分新产生的垃圾无法被标记回收，称为浮动垃圾，CMS的垃圾回收并不是满了之后才会回收在JDK1.6中设置阈值为82%，如果预留空间不够，则会切换至servial Old收集器，效率大大降低。采用标记——清除产生大量的空间碎片，默认情况下会在每次fullGC前进行一次空间整理，此过程中出现长时间停顿。

5、G1收集器（年老代：标记——整理）

6、内存分配与回收

    对象创建完成后，首先会在新生代的Eden分配，如果空间不足则会发生一次minor GC，大对象需要连续的内存空间存放，会造成频繁的minorGC，可以设置参数-XX:PretenureSizeThreshold，直接将他们放入年老代，长期存活的对象进入年老代，每熬过一次minorGC对象年龄会被+1，默认加到15 的时候，会进入老年代，或者内存中相同年龄的对象总和大于survivor空间的一半，发生minor GC，发生minor GC之前由于分配担保，年老代会检测下剩余空间是否大于新生代对象的内存总和，小于则发生一次full GC，或者设置HandlePromotionFailure=true，会更具历次晋升年老代的空间计算一个平均值，如果够用则不发生minorGC，-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction=58 是指设定CMS在对内存占用率达到58%的时候开始GC (因为CMS会有浮动垃圾,所以一般都较早启动GC)。

7、常用命令

1、查看堆使用情况，gc次数：jstat -gc 6512(pid) 1000(间隔多少时间打印) 1000（打印多少次）

2、查看GC种类： java -XX:+PrintCommandLineFlags -version

UseParallelGC 即 Parallel Scavenge + Parallel Old,再查看详细信息

查看详情： java -XX:+PrintGCDetails -version

3、jmap -dump:format=b,file=/tmp/jmap_heapdump.hprof (生成文件保存目录)  <pid>

好文章：GC垃圾收集器ParNew&CMS与底层三色标记详解_怎么起个名就那么难的博客-优快云博客