Java虚拟机（JVM）详解：内存结构与垃圾回收-优快云博客

1、JVM初识
jvm本身和其他程序一样，本身就是一段程序，运行在操作系统上。只不过是自己写的代码运行在虚拟机上而已。
在这里插入图片描述
2、JVM的体系结构

3、类加载机制
由.java 编译为 java.class文件，经过ClassLoader类加载器加载，完成初始化，生成Class对象，然后实例化对象。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
    //类是模板，对象是具体的
        Test test = new Test();
        Test test2 = new Test();
        Test test3 = new Test();
        System.out.println(test.hashCode());
        System.out.println(test2.hashCode());
        System.out.println(test3.hashCode());
        //当前类加载器 AppClassloader
        ClassLoader classLoader = test.getClass().getClassLoader();
        //扩展类加载器 ExtClassloader
        System.out.println(classLoader.getParent());
        //根类加载器 BootStractClassloader  1、要么不存在，2、要么java获取不到,调用c的类库
        System.out.println(classLoader.getParent().getParent());

    }

Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:5779', transport: 'socket'
2094777811
984213526
400136488
sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@3834d63f
null

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4、双亲委派机制
双亲委派机制是一种安全机制，防止开发人员恶意的操作底层类库而造成不可预估的损失。
刚才说到类加载器一共有三个：
AppClassLoader 应用程序类加载器
ExcClassLoader 扩展类加载器
BootStracpClassLoader 根类加载器
每当我们new一个类，由.java编译为.class，接下来将.class文件交给应用程序类加载器去加载，应用程序类加载器会将向上询问自己的父类加载器（委托父类），父类加载器然后去询问根加载器（委托父类），如果有就直接加载，优先使用根类加载器的类，优先级从大到小：根类加载器》扩展类》应用程序类。如果没有直接抛出异常 Class NotFoundException

沙箱安全机制

5 、Native

凡是带了Native关键字的，说明java的作用范围达不到了，此时他去调用底层C的类库，会进入本地方法栈。
调用本地方法 本地接口JNI
JNI作用:扩展java的使用，融合不同的编程语言为java所用，毕竟早期是C 和C++的天下。
所用要想立足，必须要有调用C 、C++的程序。
java在内存区域中专门开辟了一块标记区域：Native Method Stack,登记native方法,
在执行引擎执行的时候加载Native libraies.(本地库)

在最终执行的时候，加载本地方法库中的方法通过JNI。如：调用打印机、管理系统。
    private native void start0();

6、方法区 Method Area

	方法区被所有线程共享，所有 字段和方法字节码，以及一些特殊方法，如构造函数、接口代码也在此定义，
	简单的说，所有定义的方法的信息都保存在该区域，***此区域属于共享区间***✔。
	静态变量、常量、类信息（构造方法，接口定义）、运行时的常量池存在方法区中，但是实例存在堆中，
	和方法区无关。

7 PC寄存器

程序计数器:Program Counter Register
	每个线程都有一个程序计数器，是线程私有的，就是一个指针,指向方法区中的方法字节码
（用来存储指向一条指令的地址，也即将要执行的指令代码），在执行引擎读取下一条指令,
是一个非常小的内存空间，几乎可以忽略不计。

8、栈

栈 ：先进后出、后进先出。想象成子弹的弹夹。最开始压入弹夹的子弹，最后被打出去
		这也是为什么main方法先执行，最后结束的原因。
  pc寄存器
  队列：先进先出，后进后出。想象成水管，往往都是顺序消费。
  栈:栈内存，主管程序的运行，生命周期和线程同步，线程结束，栈内存也就释放，
  对于栈来说，不存在垃圾回收问题。因为一旦线程结束，栈就结束了。
  栈：8大基本类型+对象的引用+实例的方法
  栈运行原理：栈帧
  一旦栈中满了 就会报StackOverflowError，此时程序已经停掉，无法运行。典型的像线程之间互相调用，
  且都不释放锁资源，或者递归调用。

9、堆
Heap,一个JVM只有一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。
类加载器读取了文件后，一般会把类、方法、常量，变量-，保存在应用类型的真实对象；
堆内存主要还要细分三个区域：
新生区（伊甸园区）Young/New
养老区 old
永久区

新生区

	类：诞生和成长的地方，甚至死亡
	伊甸园，所有对象都是在伊甸园区new 出来的。
	幸存者区（0,1）位置上互换。

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GC垃圾回收，主要是在伊甸园区和养老区
假如内存满了，OOM，堆内存不够了，java.lang.OoutOfMemoryError:java heap space
在JDK8以后，永久存储区改了名字（元空间）

永久区

	这个区域常驻内存的，用来存放JDK自身携带的Class对象，Interface元数据，存储的是java运行时的一些环境或者类信息，这个区域不存在垃圾回收，关闭JVm虚拟机就会释放这个区域的内存。
	JDK1.6之前: 永久代，常量池在方法区
	JDK1.7:        永久代，当时慢慢的退化了，去永久带，常量池在堆中。
	JDK1.8:		 无永久代，常量池在元空间

。
在这里插入图片描述

public class HeapTest {


    public static void main(String[] args) {
        //虚拟机试图使用的最大内存
        //字节 1024*1024
        long max = Runtime.getRuntime().maxMemory();
        //jvm的初始化总内存
        long total = Runtime.getRuntime().totalMemory();
        System.out.println("max=" + max + "字节\t" + (max / (double) 1024 / 1024) + "MB");
        System.out.println("total=" + max + "字节\t" + (total / (double) 1024 / 1024) + "MB");
    }
}

控制台输出
max=1771044864字节	1689.0MB
total=1771044864字节	115.0MB

假如报出来OOM:

 1、调节虚拟机堆的内存以及总内存
 2、分析内存，看一下哪个地方出现了问题

-Xms1024m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails

打印信息到控制台，如下所示：

Heap
 PSYoungGen      total 305664K, used 31457K [0x00000000eab00000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  eden space 262144K, 12% used [0x00000000eab00000,0x00000000ec9b86e8,0x00000000fab00000)
  from space 43520K, 0% used [0x00000000fd580000,0x00000000fd580000,0x0000000100000000)
  to   space 43520K, 0% used [0x00000000fab00000,0x00000000fab00000,0x00000000fd580000)
 ParOldGen       total 699392K, used 0K [0x00000000c0000000, 0x00000000eab00000, 0x00000000eab00000)
  object space 699392K, 0% used [0x00000000c0000000,0x00000000c0000000,0x00000000eab00000)
 Metaspace       used 3159K, capacity 4556K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 329K, capacity 392K, committed 512K, reserved 1048576K

下面模拟堆内存溢出


public class TestHeap {
    public static void main(String[] args) {
        List<User> list = new ArrayList<>();
        int count=0;
        try {
            while (true) {
                list.add(new User());
                count=count+1;
            }
        } catch (Error error) {
            error.printStackTrace();
            System.out.println("count:"+count);
        }

    }
}

在编辑器中添加必要的参数命令，大致意思说，只要堆内存溢出，就会dump文件，建议初始化的堆内存不要设置过大，否则会很卡。

-Xms2m -Xmx8m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

执行完毕，查看当前项目下生成的Jporfiler文件，直接双击打开。
在这里插入图片描述

java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
Dumping heap to java_pid21192.hprof ...
java.lang.OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded
Heap dump file created [12397181 bytes in 0.033 secs]
	at com.riemann.springbootdemo.util.common.TestHeap.main(TestHeap.java:14)
Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:9047', transport: 'socket'
count:317484

可以看到哪个类的实例数，以及最大对象的占比，此时显示arraylist占比88%，是有问题的
在这里插入图片描述
继续看线程转储，此时只有一个main方法，点击查看细节，发现main 方法中第14行出现了问题。

10、GC
jvm在进行GC时，并不是对这三个区域统一回收，大部分时候，回收都是新生代
新生代
幸存区
老年区
GC两种类：轻GC（普通的GC），重GC（全局GC）
GC算法：标记清除法、标记压缩法、复制算法、应用计数器
引用计数法：
对于每个使用的对象应用，进行计数，如果检测到对象应用计数为0时，就清除这个对象引用。
在这里插入图片描述

标记清除法：
优点：不需要额外的空间。
缺点：两次扫描，严重浪费，会产生内存碎片。在这里插入图片描述
标记压缩
标记压缩是对标记清除的优化。

总结

	内存效率：复制算法》标记清除算法>标记压缩算法（时间复杂度）
	内存整齐度：复制算法=标记压缩算法》标记清除算法
	内存利用率：标记压缩算法=标记清除算法》复制算法
	没有最完美的算法，只有最合适的算法》GC分代收集算法

年轻代：
·存活率低
·复制算法
老年代：
·区域大：存活率
·标记清除（内存碎片不是太多）+标记压缩混合实现。
序消费。

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