JVM知识点学习

JVM知识学习

1. JVM的位置(jre中)

运行在操作系统之上（window,Linux,Mac…），操作系统运行在硬件体系之上。

2. JVM体系结构

注意：

1. 栈，程序计数器不可能存在垃圾回收
2. JVM调优大部分是在调堆

3.类加载器

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1. 作用： 加载class文件
2. • 虚拟机自带的加载器
   • 启动类（根）加载器 BootstrapClassLoader
   • 扩展类加载器 ExtClassLoader
   • 应用程序加载器 AppClassLoader

4.双亲委派机制(安全)

1. 类加载器收到类加载的请求
2. 将这个请求向上委托给父类加载器去完成，一直向上委托，直到启动类加载；
3. 启动加载器检查是否能够加载当前这个类，能够加载就结束，使用当前的类加载器，否则抛出异常，通知子加载器加载；
4. 重复步骤3。

5.native

1. 凡是带有native关键字的，说明java的作用范围达不到了，会去调用底层的C语言的库。 进入本地方法栈 ==> 调用本地方法接口 （Java Native Interface）
2. JNI的作用： 扩展java的使用，融合不同的编程语言为java所用。
3. 内存区域专门开辟了一块标识的区域： Native Method Stack 登记native的方法 。
4. 在最终执行的时候，用JNI加载本地方法库。

6.PC寄存器（程序计数器）Program Counter Register

每一个线程都有一个程序计数器，是线程私有的，就是一个指针，指向方法区的字节码，在执行引擎读取下一条指令，是一个非常小的内存空间，几乎可以忽略不记。

7.方法区 Method Area

方法区是被所有线程共享，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，但实例变量存在堆内存中，和方法区无关。

8.栈 stack

1. 栈： 先进后出、后进先出。
   队列：先进先出（FIFO： First Input First Output）
2. 栈内存，主管程序的运行，生命周期与线程同步；线程结束，栈内存也就是释放，对于栈来说，不存在垃圾回收
3. 每个线程都包含一个栈区，保留基本数据类型，对象引用(reference)，实例方法。
4. 以栈帧为单位的压栈和出栈。

9.堆 Heap

1. Heap,一个JVM只有一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。
2. 类加载读取类文件后，一般会把类、方法、常量、变量，存储在堆内存中。保存我们所引用类型的真实对象。
3. 新生区：类诞生和生长的地方，甚至死亡。
4. 伊甸园区：所有对象都是在伊甸园区new出来的。
5. 永久存储区：这个区域常驻内存，用来存放JDK自身携带的Class的对象，Interface元数据，存储的是Java运行时的一些环境和常量，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。
6. 一个启动类，加载了大量的第三方的jar包、Tomcat部署了太多的应用、大量生成的反射类，不断动态生成的反射类，不断被加载，直到内存满，就会出先OOM
   

10.使用JProfile工具分析OOM原因

1. 能够看到代码第几行错：内存快照分析工具，MAT，JProfiler
2. MAT，JProfile作用：
   • 分析Dump内存文件，快速定位内存泄漏
   • 获得堆中的数据
   • 获得大对象
3. JVM参数
   • -Xms:设置初始分配内存的大小 大约为总内存的1/64
   • -Xmx:设置最大分配内存 大约为总内存的1/4
   • –XX:+PrintGCDetails 打印GC垃圾回收信息
   • –XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 打印出OOM Dump

11.垃圾回收机制 GC

1. GC分为Minor GC和 Full GC。Minor GC清除Eden和from，转到to中。接下来from和to转换。继续清除Eden和from区；Full GC 搜集整个堆，包括新生代，老年代，永久代(在JDK 1.8及以后，永久代会被移除，换为metaspace)等收集所有部分的模式。
2. GC算法：标记清除法、标记整理法、复制算法、引用计数法。
3. 复制算法：将内存容量划分为两个大小相等的内存块，每次只使用一个，当这个容量快用完了。就将存活的对象复制到另一个上面区，然后把已经使用过的内存空间全部清理。

• 使用场景：对象存活较低的内存空间，如Eden区。
• 优点：内存分配不用考虑碎片等复制情况。
• 缺点：空间利用率低；复制算法在对象存活率较高时就要进行较多的复制操作，效率会变低。

4. 标记清除算法：算法分为标记和清除两个阶段：首先标记出需要被回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象

• 使用场景：使用于老年代。因为老年代回收的几率小且不频繁能减少内存碎片。
• 缺点：标记和清除两个过程效率都不高；会产生大量不连续的内存碎片。

5. 标记整理法：它的标记阶段和标记清除算法中的一样。整理阶段是将所有存活的对象压缩到内存的一端，最后清理边界外所有的空间。
6. 总结：
   • 效率：复制算法 > 标记整理算法 > 标记清除算法
   • 内存利用率：标记整理算法 = 标记清除算法 > 复制算法
   • 内存整齐度：复制算法 = 标记整理法 > 标记清除法

12.JMM Java Memory Model

1. Java的并发采用的是共享内存模型
2. 作用：缓存一致性协议，用于定义数据读写的规则。
3. JMM对这八种指令的使用，制定了如下规则：
   （1）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；
   （2）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；
   （3）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；
   （4）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；
   （5）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；
   （6）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；
   （7）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；
   （8）对一个变量进行unlock操作之前，必须把此变量同步回主内存。