JVM

jvm的位置

jvm的体系结构

1. Stack、native method stack、程序计数器肯定不会有垃圾回收

2. 99%JVM调优是调优方法区和堆

   

类加载器

作用：加载class文件

1. 启动类（根）加载器 BOOT

2. 扩展类加载器 EXC

3. 应用程序加载器 APP

4. 用户自定义类加载器

双亲委派机制：安全

1. 类加载器收到类加载请求

2. 将这个请求自下而上判断是否加载过，一直向上委托，直到boot加载器（蓝色）

3. 类加载器自上而下检查是否能够加载当前这个类，能加载就结束，使用当前的加载器，否则抛出异常，通知子加载器进行加载（红色）

4. 重复步骤3

   Class Not Found~

   null：java调用不到~C、C++

   java==C+±-：去掉繁琐的东西，指针，内存管理~

作用：

1. 防止重复加载同一个.class

2. 保证核心.class不被篡改

沙箱安全机制

将java代码限定在JVM特定的运行范围中，并严格限制代码对本地资源访问

基本组件：

1. 字节码校验器：确保java类文件遵循java语言规范。（核心类不经过）
2. 类装载器：
3. 防止恶意代码去干涉善意代码；//双亲委派机制
4. 守护了被信任的类库边界
5. 将代码归入保护域，确定了diamante可以进行哪些操作

native（本地方法区）

• 凡是带了native关键字的，说明java的作用范围达不到了，回去调用底层c语言的库

• 会进入本地方法栈

• 调用本地方法接口 JNI（java native interface）

• JNI作用：扩展java的使用，融合不同的编程语言为Java所用

• 它在内存区域专门开辟了一块标记区域：Native Method Stack，等级native方法

• 在最终执行的时候，通过JNI加载本地方法库的方法

• 现在通过使用接口来调用其他语言

pc计数器 program counter register

• 就是一个指针，指向方法区中的方法字节码，很小

栈：数据结构（栈：8大基本类型+对象的引用+实例的方法）

• 程序=数据结构+算法：持续学习~

  程序=框架+业务逻辑：吃饭~

• 栈：先进后出、后进先出 为什么main先执行，最后结束

• 队列：先进先出（FIFO：first input first output）

• 栈：栈内存，主观程序的运行，什么周期和线程同步；

  线程结束，占内存也就是释放，对于栈来说，不存在垃圾回收问题

  一旦线程结束，栈就over

• 栈运行的原理：栈帧

方法区 method area（非堆）

• 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，接口代码也再此定义

• 简单来说，所有定义方法的信息都保存在该区域

• 此区域属于共享空间

• ** 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，但实例变量存在堆内存中，和方法区无关**

• static final Class 常量池

堆 Heap（堆=类+方法+常量+变量）

• 一个JVM只有一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的

  堆内存还要细分为三个区域：

  • 新生区（伊甸园 Eden） Yang/New

• 幸存0区

  • 幸存1区
  • 养老区 old
  • 永久存储区 Perm（1.8以后叫元空间）（存放方法）

• ​ GC垃圾回收，主要是在伊甸园区和养老区

• 堆内存满了，OOM，堆内存不够！OutOfMemoryError

在JDK8以前，永久存储区叫元空间

新生区、老年区、永久区

1. 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
     • 满了触发一次轻GC，幸存下来到幸存区
   • 幸存者区（0、1）动态
   • 新生区全满触发一次重GC （Full GC）

2. 老年区

3. 永久区/元空间/非堆（存放方法区）

   这个区域常驻内存，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类信息，这个区域不存在垃圾回收）关闭JVM就会释放这个区域的内存

   一个启动类，加载大量第三方jar包；Tomcat部署了太多的应用，大量动态生成的反射类；不断被加载，知道内存满，就会OOM

   • jdk1.6以前：永久代，常量池是在方法区
   • jdk1.7 ：永久代，但慢慢的退化，去永久化，常量池在堆中
   • jdk1.8之后：无永久代，常量池在元空间

   

   方法区内存在常量池

新生区，老年区全满，溢出`

真理：99%的对象都是临时对象

堆内存调优

在一个项目中，突然出现OOM故障，那么该如何排除_{研究为什么出错}

• 能够看到代码第几行出错：内存快照分析工具，MAT，Jprofiler
• Debug，一行行分析

MAT，Jprofiler作用

• 分析Dump内存文件，快速定位内存泄漏；
• 获得堆中的数据
• 获得大的对象
• …

-Xms 设置初始化内存分配大小，默认1/64

-Xmx 设置最大分配内存，默认1/4

-XX：+PrintGCDtails 打印GC垃圾回收信息

-XX：+HeapDumpOnOutOfMemoryError // OOM DUMP

GC：垃圾回收

JVM在进行GC时，并不是对着三个区域统一回收。大部分时候，回收都是新生代

• 新生代
• 幸存区（from to）
• 老年区

GC两种类：轻GC（普通GC），重GC（全局GC）

GC题目：

• JVM的内存模型和分区，详细到每个区放什么？
• 堆里面的分区有哪些？Eden，from，to，老年区，说说他们特点
• GC的算法有哪些？引用计数法，复制计算，标记清除法，标记压缩 怎么用？
• 轻GC和重GC分别在什么时候发生？

常用算法

1. 引用计数法：不高效，繁琐

2. 复制算法：

   ​ 每一次GC后，Eden区和to区总是空的，重复15次后，幸存的对象到养老区

   • 好处：没有内存的碎片
   • 坏处：浪费了内存空间：多了一半空间永远是空to。假设对象100%存活（极端情况）

   ​

   ​ 复制算法最佳使用场景：对象存活度较低的时候：新生区

   

   ​

3. 标记清除法

   • 优点：不需要额外内存
   • 缺点：两次扫描，严重浪费时间，会产生内存碎片

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ff2Uo9Q2-1602232136031)(C:\Users\why\Desktop\笔记\img\GC标记清除法.png)]

4. 标记压缩

   标记清除法的再优化：压缩

   

总结

内存效率：复制算法>标记清除算法>标记压缩法（时间复杂度）

内存整齐度：复制算法=标记清除算法>标记压缩法

内存利用率：标记压缩法=标记清除算法>复制算法

没有最好的算法，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：存活率高
  • 标记清楚（内存碎片不是太多）+标记压缩混合实现

JMM：java memory model

1. 什么是JMM？

   java内存模型

2. 它干嘛的？

   作用：缓存一致性协议，用于定义数据读写的规则（遵守，找到这个规则）

   JMM定义了线程工作内存和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储在主内存（main memory）中，每个线程都有一个私有的本地内存（local memory）

​ 解决共享对象可见性这个问题：volilate

3. 它该如何学习？

   JMM：抽象概念，理论

   JMM对这八种指令的使用，制定了如下规则：

   • 不允许read和load、store和write操作之一单独出现。即使用了read必须load，使用了store必须write
   • 不允许线程丢弃他最近的assign操作，即工作变量的数据改变了之后，必须告知主存
   • 不允许一个线程将没有assign的数据从工作内存同步回主内存
   • 一个新的变量必须在主内存中诞生，不允许工作内存直接使用一个未被初始化的变量。就是怼变量实施use、store操作之前，必须经过assign和load操作
   • 一个变量同一时间只有一个线程能对其进行lock。多次lock后，必须执行相同次数的unlock才能解锁
   • 如果对一个变量进行lock操作，会清空所有工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前，必须重新load或assign操作初始化变量的值
   • 如果一个变量没有被lock，就不能对其进行unlock操作。也不能unlock一个被其他线程锁住的变量
   • 对一个变量进行unlock操作之前，必须把此变量同步回主内存

   JMM对这八种操作规则和对volatile的一些特殊规则就能确定哪里操作是线程安全，哪些操作是线程不安全的了。但是这些规则实在复杂，很难在实践中直接分析。所以一般我们也不会通过上述规则进行分析。更多的时候，使用java的happen-before规则来进行分析。

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