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  • JVM原理 GC算法

    1. JVM的位置

    1. JVM的体系结构

    所谓JVM调优就是调 方法区 和 堆

    1. 类加载器

      作用:加载 Class 文件

    3.1 虚拟机自带的加载器

    3.2 启动类(根)加载器

    3.3 扩展类加载器

    3.4 应用程序加载类

    1. 双亲委派机制

    作用:保证安全

    java程序往上找,BOOT( rt.jar 优先执行 ) => EXC => APP,找不到才执行自己的方法

    1. 沙箱安全机制

      字节码校验器(bytecode verifier):确保Java类文件遵循Java语言规范。这样可以帮助Java程序实现内存
      保护。但并不是所有的类文件都会经过字节码校验,比如核心类。

      JRE = { 类加载器 => 字节码校验器 => 解释器 }

    2. Native

    本地方法栈通过JNI连接本地方法接口,本地方法接口调用本地方法库

    1. PC寄存器

      程序计数器:Program Counter Register
      每个线程都有一个程序计数器,是线程私有的,就是一个指针,指向方法区中的方法字节码(用来存储指向像一条指令的地址, 也即将要执行的指令代码),在执行引擎读取下一条指令,是一个非常小的内存空间,几乎可以忽略不计

    2. 方法区

      方法区是被所有线程共享,所有字段和方法字节码,以及一些特殊方法,如构造函数,接口代码也在此定义,简单说,所有定义的方法的信息都保存在该区域,此区域属于共享区间
      静态变量 static、常量 final、类信息 Class(构造方法、接口定义)、运行时的 常量池 存在方法区中,但是实例变量存在堆内存中,和方法区无关

    3. main 先执行,最后结束

      栈:栈内存,主管程序的运行,生命周期和线程同步

      线程结束,栈内存也就是释放,对于栈来说,不存在垃圾回收问题

      栈:8大基本类型 + 对象引用 + 实例的方法

      栈运行原理:栈帧

    栈满了:StackOverFlowError 是错误,不是异常

    栈 + 堆 + 方法区:交互关系

    1. 三种JVM

      • Sun公司 HotSpot
      • Bea公司 JRockit
      • IBM公司 J9
    2. 堆 Heap

      一个JVM只有一个堆内存,堆内存的大小是可以调节的

      类加载器读取了类文件后,把什么放到堆中?类,方法,常量,变量 ~ 保存所有引用类型的真实变量

      三个区域:

      • 新生区(伊甸园区 Eden,幸存区0区,幸存区1区)
      • 养老区
      • 永久区

    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
    

    在JDK8以后,永久存储区改了名字(元空间)
    
    1. 新生区

      • 类:诞生和成长的地方,甚至死亡
      • 伊甸园区:所有的对象都是在伊甸园区new出来的
      • 幸存者区(0, 1):
    2. 老年区

    经过研究,99%的对象都是临时对象
    
    1. 永久区

      这个区域常驻内存的。用来存放JDK自身携带的Class对象。Interface元数据,存储的是ava运行时的一些环境或类信息,这个区域不存在垃圾回收!关闭虚拟机,就会释放这个区域的内存

      一个启动类加载了大量的第三方jar包,tomcat部署了太多的应用,大量动态生成的反射类。一旦不断地被加载,知道内存满,就会出现OOM

      • jdk 1.6 之前:永久代,常量池在方法区中
      • jdk 1.7:永久代,但是慢慢地退化了,去永久代,常量池在堆中
      • jdk 1.8 之后:无永久代,常量池在元空间
    2. 堆内存调优

    手动调节堆内存
    

    ```
    OOM之后怎么解决
    1.扩大堆内存空间,看结果
    -Xms1024m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails
    2.还不行说明代码有问题,导致内存出问题
    ```
    

    幸存0区1区,即from区to区
    
    Heap内存 = Young + Old,Metaspace元空间,不在堆里
    
    JVM总内存 = Heap + Metaspace,Metaspace增大后会占用更多空间,导致Heap内存减少,Metaspace大到把Heap空间挤没时,报错OOM
    

    Young满了执行GC,一部分消除,一部分进入Old,Old也满了执行FullGC,一部分消除,一部分进入Metaspace
    
    在一个项目中,突然出现OOM故障,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(Eclipse),Jprofiler
    + Dubug,一行行分析代码
    
    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
    + . . .
    
    IDEA安装插件
    

    官网下载
    

    9.2版本的注册码
    

    如果堆溢出了,丢出文件,可以用JProfiler打开它,查看内存信息,找出问题
    

    一般式
    
    ```java
    -Xms //设置初始化内存分配大小,默认1/64
    -Xmx //设置最大内存分配大小,默认1/4
    -XX:+PrintGCDetails //打印GC清理信息
    -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError //OOM dump,别的错误同理
    ```
    

    比如这个内存占了89%,这个 ArrayList 肯定有问题啊
    

    1. GC 垃圾回收算法

      GC的作用区域:堆 和 方法区(属于堆)

      • 新生代
      • 幸存区(from,to)
      • 老年区

      GC两种类型:轻GC(普通的GC),重GC(全局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,说说他们的特点?
      • GC的算法有哪些?标记清除算法,标记整理,复制算法,引用计数法,怎么用的?
      • 轻GC和重GC分别在什么时候发生?

      引用计数法:太low了,不高效,不常用

    **复制算法**:新生代主要用到的算法
    

    幸存的对象来到幸存区时,会选择空的to区,然后把from区的对象复制到to区,from变成空的to区,原来的to区变成from区;这样可以承上启下,不会卡死
    
    每次GC之后,Eden是空的,to是空的,GC15次之后还活着,进入下一阶段,老年区
    
    + 好处:没有内存的碎片
    + 坏处:浪费了内存空间,一半空间永远是空的
    
    复制算法最佳使用场景:对象存活度较低的时候,新生区~
    
    **标记清除算法**:
    

    + 优点:不需要额外的空间
    + 缺点:两次扫描,浪费时间,会产生内存碎片
    
    **标记压缩算法**:再优化,解决了内存碎片
    

    + 缺点:又多一次扫描,还有移动成本
    
    **标记清除压缩**:先标记清除几次,再进行压缩
    
    1. GC 总结

      内存效率:复制算法 > 标记清除算法 > 标记压缩算法(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

      GC ~ 分代收集算法

    2. JMM

      java memory model ~ java内存模型

      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,立即改主存,让别人拿到新的数据
    
    JMM:抽象理论信息
    

    volilate关键字:解决一致性的
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