java 内存模型

为什么现在开发中强调JVM

1、当前的互联网开发环境有直接的关系：已经不再单独的面对传统的一台主机运行一些程序，而后在进行简单的维护，现在讲究的是：高并发、分布式、高可用，对于程序的调优里面就需要去考虑JVM参数设计、JUC的使用。

　　【面试必问内容】Java架构师(基础能力)：框架设计+通讯+多线程(JUC)+JVM+数据结构+良好的结构设计(需要大量的代码基础)

2、需要清楚内存模型、虚拟机分类、运行模式

3、不适当的JVM运行状态，有可能会浪费你的电脑性能、良好的JVM调优，可以增加你电脑处理的负载；

4、GC处理流程以及常见的算法(JDK1.8、JDK1.9-JDK1.11)

Java程序执行流程

双亲加载机制：系统类由系统类加载负责，而自定义类由其他的类加载器负责。

Java运行时数据区(内存问题)

1、方法区：最重要的内存区域，多线程内存共享，保存了类的信息(名称、成员、接口、父类)，反射机制是重要组成部分，动态进行类操作的实现。

2、堆内存(Heap)：保存对象的真实信息，该内存牵扯到释放问题(GC)；

3、栈内存(Stack)：线程的私有空间，在每一次进行方法调用的时候都会存在有栈帧，采用先进后出的设计原则；

　　3.1、本地变量表：局部参数或形参，允许保存有32位的插槽(Solt)，如果超过了32位的长度，需要开辟两个连续性的插槽(long、double)--volatile关键字问题

　　3.2、操作数栈：执行所有的方法计算操作

　　3.3、常量池引用：String类、Integer类实例

　　3.4、返回地址：方法执行完毕后的恢复执行点

4、程序计数器：执行指令的一个顺序编码，该区域的所占比率几乎可以忽略；

5、本地方法栈：与栈内存功能类似，区别在于是为本地方法服务的

JVM分类

　　Java是直接通过指针进行的程序访问，所以它没有采用句柄的形式操作，这样使得程序的性能更高。

　　传统意义上来讲，JVM一共分为三种(虚拟机是一个公共标准)

　　　　【SUN】从JDK1.2开始使用了HotSpot虚拟机标准(2006年开源，利用C++实现、一些JNI部分使用的是系统提供C程序实现的、JIT即时编译器)；

　　　　【BEA】使用了JRockit虚拟机标准，例如WebLogic；

　　　　【IBM】开发了JVM’s(J9)虚拟机；

　　Oracle后来通过收购得到了：SUN与BEA，那么Oracle有了两个虚拟机标准(不可能浪费两个研发团队去干相同的事情)；

HotSpot

java version "13.0.1" 2019-10-15
Java(TM) SE Runtime Environment (build 13.0.1+9)
Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 13.0.1+9, mixed mode, sharing)

虚拟机提供三种处理模式：

　　1、混合模式：java -version

　　2、【禁用JIT】纯解释模式：java -Xint -version

　　3、纯编译模式：java -Xcomp -version

运行模式：

　　1、【client】客户端运行：启动速度快，但中间程序的执行慢，占用内存小；

　　2、【server】服务器端运行：启动速度慢，占用内存多，执行效率高；

　　3、修改路径：

控制台：cd /Library/Java/JavaVirtualMachines/jdk-13.0.1.jdk/Contents/Home/lib

Java内存模型(取消伸缩区)(重要)

1、合理的内存模型可以使GC的性能更加强大，不必太大的浪费服务器的性能，从而减少阻塞所带来的程序的性能影响。

　　例：你现在收拾屋子，基本上会有两类收拾方法：

　　　　方式一：简单的进行物品的码放以及打扫卫生，时间短；

　　　　方式二：房屋装修与改造，时间长。

2、Java中数据保存的内存位置：堆内存(调优、原理)；

　　最需要强调的就是JDK1.8之后所带来的内存结构改变以及GC的策略提升；

1.8以后

JVM1.8以前

　　当内存不足的时候就需要进行伸缩区的控制，当内存充足的时候就需要考虑将伸缩区所占用的内存释放掉(收起)，一定会造成额外的计算性能的影响，导致程序的整体性能下降。既然已经确定了当前可能是高并发的访问，并且我的程序独立的在一台服务器上，那么这台服务器的资源就应该全部给我去使用。

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("MAX_MEMORY;"+byteToM(Runtime.getRuntime().maxMemory()));
        System.out.println("TOTAL_MEMORY;"+byteToM(Runtime.getRuntime().totalMemory()));
    }
    public static double round(double num,int scale) {
        return Math.round(Math.pow(10, scale)*num)/Math.pow(10, scale);
    }
    public static double byteToM(long num) {
        return round(num/1024/1024, 2);
    }

------初始打印结果
MAX_MEMORY;4096.0
TOTAL_MEMORY;258.0
我现在的电脑内存为16G，所以会发现默认的内容：
MaxMemory：整体电脑内存的1/4
ToTalMemory：整体电脑的1/64

伸缩区的空间：MaxMemory - TotalMemory = 空间好大

程序执行的时候设置有响应的执行参数(-Xmx10G -Xms10G)(取消伸缩区)：
-Xmx：分配的最大初始化内存
-Xms：最大的分配内存

java -Xmx大小单位 -Xms大小单位 类文件
------取消伸缩区打印结果
MAX_MEMORY;10240.0
TOTAL_MEMORY;10240.0

GC处理流程(重要)

 1、对象的实例化需要依据关键字new完成，所有新对象都会在伊甸园区开辟，若果伊甸园区内存不足会发生MinorGC。

　　Member mem=new Member();很小，直接保存在伊甸园；

2、伊甸园区不是无限大的，所有肯定有些对象执行了N次MinorGC后还会存在，那么这些对象将进入到存活区(存活区有两个，一个负责保存存活对象，一个负责晋升，永远都有一个是空的内存)；

3、如果经历过若干次的MinorGC回收处理之后发现空间依然不够使用的，那么则进行老年代的GC回收，执行了一个MajorGC(Full GC，性能很差)，如果可以回收空间，则继续进行MinorGC；

4、如果MajorGC失败，则继续内存已经占用完满，则抛出OOM异常。

5、如果新创建的对象的空间占用过大将直接保存到老年代中。

        String str="hello";
        for (int x=0;x<Integer.MAX_VALUE;x++){
            str+=str.intern();
        }

添加一些参数：-XX:+PrintGCDetails

　　JDK 1.8的时候默认会根据系统的不同而选择不同个GC回收策略

　　JDK 1.9~默认的采用GC操作就是G1

内存回收算法

1、年轻代回收算法

　　1.1、“复制”清理算法，将保留的对象复制到存活区之中，存活区的内容会保存到老年代之中；

　　1.2、伊甸园区总是会有大量的新对象产生，所以HotSpot虚拟机使用了BTP(单一CPU的时代所有对象依次保存)、TLAB(拆分不同的块，依据CPU的核心个数拆分)技术形式进行处理

2、老年代回收算法

　　2.1、“标记-清除”算法：先进行对象的第一次标记，在这段时间之内会暂停程序的执行(如果标记的时间长或者对象的内容过多)，这个暂停的时间就会长

　　　　2.1.1、就会产生串行标记、并行标记使用问题

　　2.2、“标记-压缩”算法：将零散的内存空间进行整理重新集合再分配

G1算法

1、支持大内存(4-64G)、支持多CPU，减少停顿时间，可以保证并发状态下的程序的执行。

使用方法

JDK1.8：-XX:+UseG1GC
JDK 11之后默认就是G1回收器，对于其他的回收算法实际上就可以忽略掉了

Tomcat调优

使用内存的调优

路径：/tomcat/bin

编辑：catalina.sh

追加配置参数：JAVA_OPTS="-Xms4096m -Xmx4096m -Xss1024k -XX:+UseG1GC"