柚子快報邀請碼778899分享：JVM知識點總結(jié)

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一、JVM結(jié)構(gòu)

類加載子系統(tǒng)

JVM類加載器分為3層，啟動類加載器（Bootstrap類加載器），加載%JAVA_HOME%/lib包下的核心類；擴(kuò)展類加載器（Extension類加載器） ，加載%JAVA_HOME%/lib/ext內(nèi)的擴(kuò)展類；應(yīng)用類加載器（Application類加載器），加載應(yīng)用程序內(nèi)定義的類。雙親委派（類加載機(jī)制）：①應(yīng)用類加載器收到加載類的請求時，會先檢查自己是否加載過這個類，加載過則直接返回；②如果未加載過則委托它的父級-擴(kuò)展類加載器加載，擴(kuò)展類加載器已加載，則返回該類，加載結(jié)束；③如果擴(kuò)展類加載器仍未加載，則繼續(xù)向上委派，由啟動類加載器加載，啟動類加載器已加載，則返回該類，加載結(jié)束④雙親都無法完成加載，則由應(yīng)用類加載器嘗試加載該類。優(yōu)點：①保護(hù)核心類；②避免重復(fù)加載。 執(zhí)行引擎運行時數(shù)據(jù)區(qū) 運行時數(shù)據(jù)區(qū)包含：

線程共享區(qū)域：

堆區(qū)： 動態(tài)擴(kuò)展的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。堆區(qū)特點： ①線程共享，需要考慮并發(fā)問題 ②動態(tài)擴(kuò)展的內(nèi)存區(qū)域； ③被垃圾回收器監(jiān)控回收； ④存儲的對象都有一個指向它的類引用指針； ⑤分為年輕代和老年代，年輕代又分為Eden和兩個Survivor（幸存者）區(qū)域，默認(rèn)比例：8:1:1； ⑥按照對象創(chuàng)建的時間順序分配內(nèi)存，標(biāo)記清除算法回收垃圾會產(chǎn)生大量內(nèi)存碎片導(dǎo)致頻繁GC。方法區(qū)： Java8之前通過永久代實現(xiàn)，使用堆內(nèi)存，大小有限，無法動態(tài)調(diào)整，加載類過多或動態(tài)生成類過多時容易OOM；Java8使用元空間實現(xiàn)，使用堆外內(nèi)存，可動態(tài)調(diào)整，避免了永久代的一些問題。直接內(nèi)存區(qū)域： 由操作系統(tǒng)直接操作的內(nèi)存區(qū)域。優(yōu)點：①零拷貝提高效率②不歸Java堆內(nèi)存管理，降低GC壓力。缺點：①不歸Java堆內(nèi)存管理，容易內(nèi)存泄漏，要注意釋放②直接內(nèi)存的分配和釋放比Java堆上的操作成本更高。 線程私有區(qū)域：

程序計數(shù)器： 記錄當(dāng)前線程執(zhí)行到的位置，線程切換需要使用。虛擬機(jī)棧： 用于存儲方法調(diào)用和局部變量。棧幀： 局部變量表、幀數(shù)據(jù)區(qū)、操作數(shù)棧、動態(tài)鏈接。本地方法棧： native方法的方法調(diào)用和局部變量。

二、 如何判斷對象是否存活

引用計數(shù)法： 引用一次計數(shù)+1，簡單快速，但出現(xiàn)互相引用時會導(dǎo)致無法回收。可達(dá)性分析法： 以GC Roots為起點，開始向下遍歷，能夠被訪問到的對象認(rèn)為是存活的，無法到達(dá)的對象認(rèn)為垃圾對象等待回收。 GC Roots：①靜態(tài)變量②常量③虛擬機(jī)棧引用的對象④本地方法棧引用的對象。

三、垃圾回收算法

標(biāo)記復(fù)制： 使用雙倍內(nèi)存，將存活對象移動到另一內(nèi)存區(qū)域，未存活對象回收，然后交換區(qū)域。特點：速率快，使用內(nèi)存只有總內(nèi)存的一半，常用于年輕代垃圾回收。標(biāo)記清除： 標(biāo)記后直接回收未存活對象，會產(chǎn)生大量內(nèi)存碎片，導(dǎo)致頻繁GC。速率中等，常用于老年代垃圾回收。標(biāo)記整理： 過程：①標(biāo)記階段：從GCRoots出發(fā)標(biāo)記存活對象；②整理階段：將存活對象移動到一端，同時清理未標(biāo)記的數(shù)據(jù)；③更新引用：更新存活對象引用，使其指向?qū)ο笏谛挛恢玫牡刂?；④回收階段：回收掉所有未被標(biāo)記的對象，釋放內(nèi)存（整理階段的回收可能存在遺漏，如錯標(biāo)，所以需要回收階段再統(tǒng)一回收）。速率慢，減少內(nèi)存碎片，減少內(nèi)存分配失敗的情況（內(nèi)存連續(xù)）。

四、三色標(biāo)記法

將對象標(biāo)記為三種顏色：白色、灰色和黑色，用于表示對象的可達(dá)性狀態(tài)。

白色：所有對象初始狀態(tài)都為白色，表示尚未被訪問和處理?；疑簩ο蟊粯?biāo)為灰色表示這些對象已經(jīng)訪問，但是其引用的對象還未被遍歷。黑色：對象被標(biāo)記為黑色表示這些對象已經(jīng)被訪問，并且其引用的對象已經(jīng)被遍歷。

基本流程： ①初始化：根對象標(biāo)記為灰色，其他對象標(biāo)記為白色； ②標(biāo)記階段：從根對象開始遍歷對象，遍歷完成的對象標(biāo)記為黑色； ③清除階段：清除所有未被標(biāo)記為黑色的對象，這些對象被認(rèn)為不可達(dá)，可以回收。

五、四大引用類型

強(qiáng)引用： 即使系統(tǒng)內(nèi)存不足，垃圾回收時也不會回收該對象，如new的對象。軟引用： 系統(tǒng)內(nèi)存充足，垃圾回收時不會被回收，系統(tǒng)內(nèi)存不足時會被回收，適合緩存功能。弱引用： 系統(tǒng)內(nèi)存無論是否充足，垃圾回收時都會被回收，ThreadLocal 中 Key。虛引用： 相當(dāng)于不存在，垃圾回收時會得到通知。

六、yangGC流程

yangGC發(fā)生在年輕代，年輕代區(qū)域分為1個Eden區(qū)和兩個幸存區(qū)（Survivor），比例8:1:1，幸存區(qū)分為from/to兩個角色；Eden區(qū)三色標(biāo)記法判斷對象存活，然后通過標(biāo)記復(fù)制算法垃圾回收，Eden區(qū)存活對象移動到to區(qū)域；From區(qū)域存儲的上一次yangGC存活的對象，根據(jù)存活對象的存活年代判斷是否移動到老年代，未移動到老年代的對象移動到To區(qū)域；交換From和To區(qū)域的引用，保證To區(qū)域GC完成后為空；yangGC完成后如果新創(chuàng)建對象需要的內(nèi)存仍不夠，會觸發(fā)空間擔(dān)保機(jī)制將存活對象從新生代晉升到老年代；循環(huán)上述過程，To區(qū)域被填滿后所有對象移動到老年代。

七、主流垃圾回收算法

CMS: 特點：基于標(biāo)記清除算法，并發(fā)收集、低停頓。在Java 9及更高版本中，CMS已經(jīng)被標(biāo)記為廢棄。工作機(jī)制： ①初始標(biāo)記：標(biāo)記GC Roots直接關(guān)聯(lián)的對象，速度很快，需要暫停所有工作線程； ②并發(fā)標(biāo)記：遍歷GC Roots引用鏈，并發(fā)進(jìn)行，不需要暫停工作線程； ③重新標(biāo)記：修正并發(fā)標(biāo)記期間，因用戶線程繼續(xù)工作而導(dǎo)致產(chǎn)生變動的一部分對象的標(biāo)記記錄，需要暫停所有工作線程； ④并發(fā)清除：清除遍歷GC Roots不可達(dá)的對象，并發(fā)進(jìn)行，不需要暫停工作線程。Parallel: ：多線程垃圾回收器，基于標(biāo)記整理算法，適用多核處理器和對吞吐量要求較高的場景。Java8默認(rèn)的垃圾回收器。G1: JDK9之后默認(rèn)的垃圾回收器，基于標(biāo)記整理算法。旨在提供比CMS更好的性能，特別是在大內(nèi)存系統(tǒng)上，同時也解決了CMS的一些問題，如內(nèi)存碎片問題。CMS與Parallel區(qū)別： ①使用場景不同，CMS適合對停頓時間要求較高的場景，Parallel適合對吞吐量要求較高的場景； ②工作原理不同，CMS 老年代垃圾回收，基于標(biāo)記清除算法，會產(chǎn)生內(nèi)存碎片導(dǎo)致頻繁GC，Parallel 老年代垃圾回收，基于標(biāo)記整理算法，不會產(chǎn)生大量內(nèi)存碎片； ③CMS停頓時間較短，Parallel停頓時間較長，停頓時無法正常提供服務(wù)。

八、OOM

產(chǎn)生的原因： ①堆區(qū)分配的內(nèi)存不足； ②堆區(qū)內(nèi)存泄漏，多余內(nèi)存無法正常釋放，代碼有問題； ③棧內(nèi)存不足，虛擬機(jī)在擴(kuò)展棧的時候無法申請到足夠的內(nèi)存； StackOverflowError ：線程請求的棧深度超過了虛擬機(jī)允許的最大深度，會拋出該異常（無限遞歸）。

九、常用工具

jps：輸出當(dāng)前系統(tǒng)中正在運行的java進(jìn)程的進(jìn)程ID及狀態(tài)信息。 jstack：生成java進(jìn)程的線程轉(zhuǎn)儲信息，可以獲取 Java 進(jìn)程中每個線程的堆棧跟蹤信息，包括線程的狀態(tài)、調(diào)用棧信息、鎖信息等。 jstat：虛擬機(jī)統(tǒng)計信息監(jiān)控工具。 jinfo：實時查看和調(diào)整虛擬機(jī)的各項參數(shù)。 jmap：生成虛擬機(jī)的內(nèi)存轉(zhuǎn)存儲快照。 JConsole：可視化監(jiān)控工具。

十、如何進(jìn)行JVM調(diào)優(yōu)

明確調(diào)優(yōu)原因；全面監(jiān)控，收集性能數(shù)據(jù)，分析GC日志，涉及GC類型、頻率、停頓時間等信息；如果存在內(nèi)存泄漏，則下載dump文件，利用工具分析內(nèi)存泄漏對象關(guān)聯(lián)的GC Roots，優(yōu)化對應(yīng)代碼；根據(jù)業(yè)務(wù)場景和需求選擇合適的GC算法，如CMS、Parallel、G1等；設(shè)置JVM參數(shù)，如初始堆內(nèi)存大小、最大堆內(nèi)存大小、新生代大小等；優(yōu)化代碼；根據(jù)需求，壓測應(yīng)用，觀察吞吐量、性能、GC頻率、內(nèi)存大小、GC時間等，不斷調(diào)整JVM參數(shù)到合適值，確保調(diào)優(yōu)后達(dá)到性能和穩(wěn)定性要求。

一般情況下，yangGC單次小于50ms且間隔在10s以上，表示健康； FullGC單次小于1s，且間隔在10min以上，表示健康。調(diào)優(yōu)參數(shù)：

-Xmx 最大堆內(nèi)存-Xms 初始堆內(nèi)存-Xmn 新生代大小-XX:MetaSpaceSize：初始元空間大小-XX:MaxMetaSpaceSize：最大元空間大小-XX:MaxDirectMemorySize：最大堆外內(nèi)存-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError: 內(nèi)存溢出時生成快照文件-XX:HeapDumpPath: 內(nèi)存溢出時生成快照文件的路徑

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