JVM 01

今天是2025/03/20 16:36 day 09

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今天进行JVM前二个模块的归纳

首先是JVM的相关内容概括的思维导图

以下是针对思维导图中 内存管理 和 垃圾回收（GC） 模块的详细说明：

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1. 内存管理（运行时数据区）

1.1 堆（Heap）

• 作用：存储对象实例和数组（所有线程共享）。

• 分区：

  • 年轻代（Young Generation）：新对象优先分配在此区域。

    • Eden区：对象初次分配的位置。

    • Survivor区（S0/S1）：存放经过 Minor GC 后存活的对象，通过复制算法在两个 Survivor 区之间交替存活。

  • 老年代（Old Generation）：存放长期存活的对象（例如经历多次 Minor GC 后仍存活的对象）。

• 触发条件：

  • 年轻代满时触发 Minor GC。

  • 老年代满时触发 Major GC/Old GC。

1.2 方法区（Method Area）

• 作用：存储类元数据（类名、方法、字段等）、常量池（字面量、符号引用）、静态变量（JDK 8 后静态变量移至堆中）。

• 实现：

  • JDK 8 前：永久代（PermGen），受 -XX:PermSize 和 -XX:MaxPermSize 控制。

  • JDK 8 后：元空间（Metaspace），使用本地内存，受 -XX:MetaspaceSize 和 -XX:MaxMetaspaceSize 控制。

1.3 虚拟机栈（VM Stack）

• 作用：存储线程私有的方法调用栈帧（每个方法对应一个栈帧）。

• 栈帧内容：

  • 局部变量表：存放方法参数和局部变量。

  • 操作数栈：用于执行字节码指令的临时数据存储。

  • 动态链接：指向方法所属类的运行时常量池引用。

  • 方法返回地址：记录方法执行完成后的返回位置。

• 异常：栈深度超过 -Xss 设置值时，抛出 StackOverflowError。

1.4 本地方法栈（Native Stack）

• 作用：为 JVM 调用本地（Native）方法（如 C/C++ 代码）提供栈空间。

1.5 程序计数器（PC Register）

• 作用：记录当前线程执行字节码指令的位置（线程私有）。

• 特点：唯一不会发生 OOM 的区域。

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2. 垃圾回收（GC）

2.1 分代收集策略

• Minor GC：

  • 目标：清理年轻代（Eden + Survivor）。

  • 触发条件：Eden 区满。

  • 存活对象处理：存活对象从 Eden 和 Survivor 复制到另一个 Survivor 区，年龄+1；年龄达到阈值（默认15）则晋升到老年代。

• Major GC/Old GC：

  • 目标：清理老年代（不同收集器行为不同，如 CMS 的并发回收）。

• Full GC：

  • 目标：清理整个堆和方法区。

  • 触发条件：老年代不足、方法区不足、显式调用 System.gc() 等。

2.2 GC 算法

• 标记-清除（Mark-Sweep）：

  • 步骤：标记存活对象 → 清除未标记对象。

  • 缺点：内存碎片化。

• 复制算法（Copying）：

  • 步骤：将存活对象复制到另一块内存区域，清空原区域。

  • 优点：无碎片化；缺点：内存利用率低（适用于年轻代）。

• 标记-整理（Mark-Compact）：

  • 步骤：标记存活对象 → 向一端移动存活对象 → 清理边界外内存。

  • 优点：无碎片化（适用于老年代）。

2.3 GC 收集器

• Serial：

  • 单线程，适用于客户端模式（如 -client 参数）。

• Parallel（吞吐量优先）：

  • 多线程并行回收，关注吞吐量（如 -XX:+UseParallelGC）。

• CMS（低延迟）：

  • 并发标记清除，减少 STW 时间（已逐步被 G1 取代）。

  • 缺点：内存碎片化、CPU 敏感。

• G1（平衡型）：

  • 将堆划分为多个 Region，预测停顿时间进行回收（JDK 9+ 默认）。

  • 适用场景：大堆、低延迟需求。

• ZGC/Shenandoah（极致低延迟）：

  • 支持 TB 级堆，STW 时间控制在 10ms 以内（JDK 11+ 实验性功能）。

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调优参数

• GC 调优核心参数：

  • -Xmx/-Xms：堆最大/初始大小。

  • -XX:NewRatio：老年代与年轻代的大小比例。

  • -XX:SurvivorRatio：Eden 与单个 Survivor 区的比例。

• GC 日志分析：

  • 使用 -XX:+PrintGCDetails 输出详细 GC 日志。

  • 工具：GCEasy、GCViewer 等可视化分析。