JVM原理[总结笔记]

1.JVM内存模型

2.堆

• 堆GC：

  • Minor GC 新生代垃圾回收动作，使用复制算法

  • Major GC/Full GC 老生代垃圾回收动作，使用标记清除算法，耗时较长，程序会stop the world

  • 老生代内存不足会发生Full GC，如果回收后还是不足，则抛出 java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

• JVM管理的最大的一块内存区域，存放着对象的实例，是线程共享区。

• JAVA堆的分类：

  • JVM内存划分为堆内存和非堆内存，堆内存分为年轻代（Young Generation）、老年代（Old Generation），默认比例为2:1，非堆内存就一个永久代（Permanent Generation）。

  • 年轻代又分为Eden和Survivor区。Survivor区由FromSpace和ToSpace组成。Eden区占大容量，Survivor两个区占小容量，默认比例是8:1:1。

• 堆内存用途：存放的是对象，垃圾收集器就是收集这些对象，然后根据GC算法回收。

• 非堆内存用途：永久代，也称为方法区，存储程序运行时长期存活的对象，比如类的元数据、方法、常量、属性等。

• 在JDK1.8版本废弃了永久代，替代的是元空间（MetaSpace），元空间与永久代上类似，都是方法区的实现，他们最大区别是：元空间并不在JVM中，而是使用本地内存。元空间有注意有两个参数：

• MetaspaceSize ：初始化元空间大小，控制发生GC阈值

  • MaxMetaspaceSize ： 限制元空间大小上限，防止异常占用过多物理内存

  • 新生成的对象首先放到年轻代Eden区，当Eden空间满了，触发Minor GC，存活下来的对象移动到Survivor0区，Survivor0区满后触发执行Minor GC，Survivor0区存活对象移动到Suvivor1区，这样保证了一段时间内总有一个survivor区为空。经过多次Minor GC仍然存活的对象移动到老年代。

  • 老年代存储长期存活的对象，占满时会触发Major GC=Full GC，GC期间会停止所有线程等待GC完成，所以对响应要求高的应用尽量减少发生Major GC，避免响应超时。Minor GC ： 清理年轻代 Major GC ： 清理老年代Full GC ： 清理整个堆空间，包括年轻代和永久代,所有GC都会停止应用所有线程。

3.程序计数器

• 程序计数器（Program Counter Register）是JVM中一块较小的内存区域，保存着当前线程执行的虚拟机字节码指令的内存地址（可以看作当前线程所执行的字节码的行号指示器）。

• 如果线程执行的是java方法，这个计数器记录的是正在执行的虚拟机字节码指令的地址（可以理解为上图所示的行号），如果正在执行的是native方法，这个计数器的值为undefined。

• JVM的多线程是通过线程轮流切换并分配CPU执行时间片的方式来实现的，任何一个时刻，一个CPU都只会执行一条线程中的指令。为了保证线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各线程间的程序计数器独立存储，互不影响。

• 此区域是唯一一个在java虚拟机规范中没有规定任何OutOfMemoryError情况的区域，因为程序计数器是由虚拟机内部维护的，不需要开发者进行操作。

4.虚拟机栈

• 虚拟机栈（Java Virtual Machine Stacks）是线程隔离的，每创建一个线程时就会对应创建一个Java栈，即每个线程都有自己独立的虚拟机栈。这个栈中又会对应包含多个栈帧，每调用一个方法时就会往栈中创建并压入一个栈帧，栈帧存储局部变量表、操作栈、动态链接、方法出口等信息，每一个方法从调用到最终返回结果的过程，就对应一个栈帧从入栈到出栈的过程。

• 虚拟机栈是一个后入先出的数据结构，线程运行过程中，只有处于栈顶的栈帧才是有效的，称为当前栈帧，与这个栈帧相关联的方法称为当前方法，当前活动帧栈始终是虚拟机栈的栈顶元素。

• 局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型和对象引用类型。通常我们所说的“栈内存”指的就是局部变量表这一部分。

• 局部变量表所需的内存空间在编译期间完成分配，当进入一个方法时，这个方法需要在帧分配多少内存是固定的，运行期间不会改变局部变量表的大小。

• 64位的long和double类型的数据会占用2个局部变量空间，其余的数据类型只占用1个

5.本地方法栈

• 本地方法栈为Native 方法服务（虚拟机栈为java方法服务）。
• 虚拟机规范中对本地方法栈中的方法使用的语言、使用方式与数据结构并没有强制规定，因此具体的虚拟机可以自由实现它

6.执行引擎

• 负责解释执行java字节码指令

7.JVM 常用参数

-Xms	堆内存初始大小，单位m、g
-Xmx（MaxHeapSize）	堆内存最大允许大小，一般不要大于物理内存的80%
-XX:PermSize	非堆内存初始大小，一般应用设置初始化200m，最大1024m就够了
-XX:MaxPermSize	非堆内存最大允许大小
-XX:NewSize（-Xns）	年轻代内存初始大小
-XX:MaxNewSize（-Xmn）	年轻代内存最大允许大小，也可以缩写
-XX:SurvivorRatio=8	年轻代中Eden区与Survivor区的容量比例值，默认为8，即8:1
-Xss	线程堆栈内存大小，最小128k，jdk1.5以后默认为1M

8.一个调参demo

设置虚拟机启动内存为512M，最大使用内存为1024M，每个线程大小512K

java -Xmx1024m -Xms512m -Xss512k -jar 3d-cloud-app-server-0.0.1-SNAPSHOT.jar --http.port=7000 --server.port=7001