JVM入门篇（面试前速补）

近期看看JVM，看了狂神说入门教学，总结下给大家。

1、JVM的位置

JVM处于操作系统之上，为Java程序在不同的系统平台上的运行提供便利，与硬件没有直接的交互。

2、JVM的结构体系

引用地址存在栈内，实际指向的内容存在堆中。

3、类加载器及双亲委派机制

3.1、类加载器作用

3.2、类加载器类型

• 虚拟机自带的加载器

• 启动器（根）加载器

• 扩展类加载器

• 应用程序加载器

  

3.3、双亲委派机制 *

类加载器负责加载类的字节码并创建对应的Class对象。双亲委派机制是指当一个类加载器收到类加载请求时，它会先将该请求委派给它的父类加载器去尝试加载。只有当父类加载器无法加载该类时，子类加载器才会尝试加载。

优点：

避免重复加载：通过委派给父类加载器，可以避免同一个类被多次加载，提高了加载效率。

安全性：通过双亲委派机制，核心类库由根加载器加载，可以确保核心类库的安全性，防止恶意代码替换核心类。

扩展性：开发人员可以自定义类加载器，实现特定的加载策略，从而扩展Java的类加载机制。

缺点：

灵活性受限：双亲委派机制对于某些特殊的类加载需求可能过于严格，限制了加载器的灵活性。

破坏隔离性：如果自定义类加载器不遵循双亲委派机制，可能会破坏类加载的隔离性，导致类冲突或安全性问题。

不适合动态更新：由于类加载器在加载类时会先检查父加载器是否已加载，因此在动态更新类时可能会出现问题，需要额外
的处理。

4、沙箱安全机制

5、Native、方法区

5.1、Native（本地方法栈引用） *

5.2、PC寄存器

5.3、方法区 *

static、final、Class模板、常量池

从Java 8开始,常量池从方法区转移到Java虚拟机堆内存之中

6、栈

栈：先进后出

队列：先进先出（FIFO：First Input First Output）

堆、栈、方法区：（从Java 8开始,常量池从方法区转移到Java虚拟机堆内存之中）

7、走近HotSpot和堆

堆

Heap，一个JVM只有一个堆内存，堆内存的大小是可以调整的。

类加载器读取了类文件后，一般会把什么东西放到堆中呢？

类、方法、常量、变量~，保存我们所有引用类型的真实对象（实例对象）

堆内存中细分为三个区域：

• 新生区（伊甸园区） Young/New

• 养老区 old

• 永久区 Perm

  

JDK8以后，永久存储区改名为元空间（逻辑上存在（构思存在），物理上不存在）

GC垃圾回收，主要是在伊甸园区和养老区~

假设内存满了，OOM，堆内存不够！

设置VM参数

public static void main(String[] args) {
    // 获取虚拟机试图使用最大内存
    long max = Runtime.getRuntime().maxMemory();
    // 获取Jvm内存
    long total = Runtime.getRuntime().totalMemory();

    System.out.println("max memory :" + max+" 字节，"+max/(double)1024/1024+"MB");
    System.out.println("total memory :" + total+" 字节，"+total/(double)1024/1024+"MB");
}

修改前：
max memory :3309305856 字节，3156.0MB
total memory :223346688 字节，213.0MB

修改后：（添加VM配置 -Xms1024m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails）
max memory :1029177344 字节，981.5MB
total memory :1029177344 字节，981.5MB
Heap
 PSYoungGen      total 305664K, used 15729K [0x00000000eab00000, 0x0000000100000000, 0x0000000100000000)
  eden space 262144K, 6% used [0x00000000eab00000,0x00000000eba5c420,0x00000000fab00000)
  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 3432K, capacity 4496K, committed 4864K, reserved 1056768K
  class space    used 370K, capacity 388K, committed 512K, reserved 1048576K

8、使用JPofiler工具分析OOM原因

下载JPofiler工具，安装idea的JPofiler插件

//-Xms 设置初始化内存分配大小
//-Xmx 设置最大分配内存
//-XX:+PrintGCDetails  打印GC垃圾回收信息
//-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError  OOM时拿到内存快照文件
public class OOMTest {

    public static void main(String[] args) {

        ArrayList<OOMTest> list = new ArrayList<>();
        int count = 0;

        // 创建数组，一直扩大
        while (true) {
            list.add(new OOMTest());
            count ++;
        }
    }
}

VM参数加入 -Xms1m -Xmx2m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError （OOM时拿到内存快照文件）

运行后在项目根目录能拿到内存快照文件，打开后可以看线程转储这部分分析

由此可得出具体报错位置

9、GC算法 *

9.1、引用计数法

9.2、复制算法

• 好处：没有内存碎片
• 坏处：浪费空间，多了一半内存空间永远是空to
• 使用场景：对象存活率较低的情况下（新生区）

9.3、标记压缩清除法

标记清除法

优点：不需要额外的空间

缺点：两次扫描，严重浪费时间，会产生内存碎片

优化：增加压缩（标记压缩算法）

JVM调优参数汇总

堆栈内存相关
-Xms 设置初始堆的大小
-Xmx 设置最大堆的大小
-Xmn 设置年轻代大小，相当于同时配置-XX:NewSize和-XX:MaxNewSize为一样的值
-Xss 每个线程的堆栈大小
-XX:NewSize 设置年轻代大小(for 1.3/1.4)
-XX:MaxNewSize 年轻代最大值(for 1.3/1.4)
-XX:NewRatio 年轻代与年老代的比值(除去持久代)
-XX:SurvivorRatio Eden区与Survivor区的的比值
-XX:PretenureSizeThreshold 当创建的对象超过指定大小时，直接把对象分配在老年代。
-XX:MaxTenuringThreshold设定对象在Survivor复制的最大年龄阈值，超过阈值转移到 老年代

垃圾收集器相关
XX:+UseParallelGC：选择垃圾收集器为并行收集器。
-XX:ParallelGCThreads=20：配置并行收集器的线程数
-XX:+UseConcMarkSweepGC：设置年老代为并发收集。
-XX:CMSFullGCsBeforeCompaction=5 由于并发收集器不对内存空间进行压缩、整理， 所以运行一段时间以后会产生“碎片”，使得运行效率降低。此值设置运行5次GC以后对内 存空间进行压缩、整理。
-XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：打开对年老代的压缩。可能会影响性能，但是 可以消除碎片

辅助信息相关
-XX:+PrintGCDetails 打印GC详细信息
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError让JVM在发生内存溢出的时候自动生成内存快照, 排查问题用
-XX:+DisableExplicitGC禁止系统System.gc()，防止手动误触发FGC造成问题.
-XX:+PrintTLAB 查看TLAB空间的使用情况

总结

内存效率：复制算法>标记清除>标记压缩(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

没有最优算法。只有最合适的算法。

所以GC的好处：分代收集算法
年轻代：存活率低，用复制算法
老年代：存活率高，区域大，用标记清除+标记压缩混合实现（标记清除n次，进行标记压缩）

面试点

JVM的内存模型和分区~详细到每个区放什么？

JVM 分为堆区和栈区，还有方法区

堆区 存对象实例、数组、常量池（从Java 8开始,常量池从方法区转移到Java虚拟机堆内存之中）等

栈区 存引用地址，八大基础数据类型（局部变量），实例方法

方法区 存 static、final、Class模板

堆里面的分区有哪些？Eden，form，to，老年区，说说他们的特点？

堆分为年轻代（伊甸园区，幸存区0和1）和老年代两个分区（元空间是逻辑上存在）

Eden区（伊甸园区）是年轻代中最大的一个区域，用于存放新创建的对象。当一个对象被创建时，首先会被分配到Eden区。当满员触发GC存活对象会放置幸存区；

Survivor区是年轻代中的两个区域之一，一般称为From区和To区。伊甸园区GC存活的的会转至幸存区的From区，下次GC时若存活则复制至To区（谁空或谁少为to区）

老年区是年轻代中对象经过多次轻GC仍然存活的对象所存放的区域，老年区的对象生命周期较长，因此老年区的垃圾回收频率较低，当需要GC是重GC（Full GC），会对整个堆内存进行回收。

GC的算法有哪些？标记清除法，标记压缩，复制算法，引用计数法，怎么用？

GC（分代收集法）的算法（GC的作用域是堆和方法区）：标记清除法、标记压缩法、复制算法、引用计数法

引用计数法：各个对象每用一次，该对象计数器就+1（计数器本身也要有消耗）。当计数器为0时，说明该对象没有，就立刻进行垃圾回收。

复制算法：把存活对象移动到另外区域(年轻代主要用到复制算法:Eden区和幸存者区，要知道幸存区分为from和to两个区域：哪一个区域是空哪一个区域就是to区。)

标记清除：先扫描对象，对活着的对象进行标记。然后开始清除，对没有标记的对象进行清除

标记压缩：在标记清除的基础上再次扫描，向一端移动所有存活的对象（减少了内存碎片）

轻GC和重GC分别在什么时候发生？

轻GC一般发生在 新生代和幸存区,重GC一般发生在老年代