JVM笔记

JVM的位置

JVM体系结构

类加载器

JVM中提供了三层的ClassLoader：

Bootstrap classLoader:主要负责加载核心的类库(java.lang.*等)，构造ExtClassLoader和APPClassLoader。

ExtClassLoader：主要负责加载jre/lib/ext目录下的一些扩展的jar。

AppClassLoader：主要负责加载应用程序的主函数类

双亲委派机制

检查顺序从下至上，加载顺序从上到下

如果一个类加载器需要加载类，那么首先它会把这个类请求委派给父类加载器去完成，每一层都是如此。一直递归到顶层，当父加载器无法完成这个请求时，子类才会尝试去加载

沙箱安全机制（了解）

组成沙箱的基本组件

• 字节码校验器：检验java语法规范

• 类加载器（ClassLoader）：

  • 防止恶意代码去干涉正常代码（双亲委派机制），例如自己修改的String类不会生效
  • 它守护了被信任的类库边界
  • 它将代码归入保护域,确定了代码可以进行哪些操作

  …

Native关键字

• 凡是带了native关键字的，说明java的作用范围达不到了，回去调用底层c语言的库!
• 会进入本地方法栈
• 调用本地方法本地接口 JNI (Java Native Interface) ，JNI作用:开拓Java的使用，融合不同的编程语言为Java所用
• Java诞生的时候C、C++横行，想要立足，必须要有调用C、C++的程序
• 它在内存区域中专门开辟了一块标记区域: Native Method Stack，登记native方法
• 在最终执行的时候，通过JNI加载本地方法库中的方法
• 例如：Java程序驱动打印机，管理系统，掌握即可，在企业级应用比较少
• private native void start0();
• 调用其他接口:Socket. . WebService~. .http~

Native Method Stack

它的具体做法是Native Method Stack中登记native方法，在( Execution Engine )执行引擎执行的时候加载Native Libraies。[本地库]

Native Interface本地接口

本地接口的作用是融合不同的编程语言为Java所用，它的初衷是融合C/C++程序, Java在诞生的时候是C/C++横行的时候，想要立足，必须有调用C、C++的程序，于是就在内存中专门开辟了块区域处理标记为native的代码，它的具体做法是在Native Method Stack 中登记native方法,在( Execution Engine )执行引擎执行的时候加载Native Libraies。  目前该方法使用的越来越少了，除非是与硬件有关的应用，比如通过Java程序驱动打印机或者Java系统管理生产设备，在企业级应用中已经比较少见。因为现在的异构领域间通信很发达，比如可以使用Socket通信,也可以使用Web Service等等

PC程序计数器（了解）

​ 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

方法区Method Area

​ 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、常量、类信息(构造方法、接口定义)、运行时的常量池都存放在方法区中，但是实例变量存在堆内存中，和方法区无关

栈

存放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

三种JVM（了解）

• Sun公司HotSpot Java Hotspot™ 64-Bit Server VM (build 25.181-b13,mixed mode) （现学）
• BEA JRockit
• IBM J9VM

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，一般会把类, 方法，常量,变量放到堆中，保存我们所有引用类型的真实对象
• 堆内存中还要细分为三个区域:
  • 新生区(伊甸园区) Young/New
  • 养老区old
  • 永久区Perm

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：java.lang.OutOfMemoryError:Java heap space

永久存储区里存放的都是Java自带的例如lang包中的， 如果不存在这些，Java就跑不起来了

在JDK8以后，永久存储区改了个名字(元空间)

新生区&养老区

• 新生区即一个类诞生和成长甚至死亡的地方

• 伊甸园满了就触发轻GC，经过轻GC存活下来的就到了幸存者区，幸存者区满之后意味着新生区也满了，则触发重GC，经过重GC之后存活下来的就到了养老区。

• 真理:经过研究，99%的对象都是临时对象!

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Java运行时的一些环境~ 这个区域不存在垃圾回收，关闭虚拟机就会释放内存

• jdk1.6之前：永久代,常量池是在方法区
• jdk1.7：永久代,但是慢慢的退化了，去永久代，常量池在堆中
• jdk1.8之后：无永久代,常量池在元空间

元空间：逻辑上存在，物理上不存在 (因为存储在本地磁盘内) ，所以最后并不算在JVM虚拟机内存中

堆内存调优

• 项目中遇到OOM:

  1. 先尝试扩大堆内存看结果

  2. 分析内存，看哪个地方出现问题（专业工具）

     内存快照分析工具：MAT, jprofiler

     MAT, jprofiler作用：

     • 分析Dump内存文件,快速定位内存泄露;
     • 获得堆中的数据
     • 获得大的对象

  3. jprofiler使用：

     1. 在idea中下载jprofile插件

     2. 联网下载jprofile客户端

     3. 在idea中VM参数中写参数 -xms1m -Xmx8m -XX: +HeapDumpOnOutOfMemoryError

     4. 运行程序后在jprofile客户端中打开找到错误,告诉哪个位置报错

     5. 命令参数详解 :

        -xms  //设置初始化内存分配大小,默认1/64 
        
        -Xmx  //设置最大分配内存，默以1/4 
        
        -XX: +PrintGCDetails  //打印GC垃圾回收信息 
        
        -XX: +HeapDumpOnOutOfMemoryError //oom DUMP
        

GC（Garbage Collection）

• JVM在进行GC时，并不是对这三个区域统一回收， 大部分时候，回收都是新生代

• GC两种类：

  • 轻GC (普通的GC)
  • 重GC (全局GC)

• GC常见面试题目:

  • 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以及它们的特点
  • GC的算法有哪些：标记清除法、标记压缩法、复制算法、引用计数法
  • 轻GC和重GC分别在什么时候发生

GC算法

引用计数法（很少使用）

复制算法

主要用于新生代

算法优点：没有内存的碎片

算法缺点：浪费了内存空间，多了一半空间永远是空to，假设对象100%存活(极端情况)

复制算法最佳使用场景：对象存活度较低的时候，即新生区

标记清除算法

算法优点：不需要额外的空间（对比复制算法）

算法缺点：

1. 要经历两次扫描，效率低
2. 会产生内存碎片

标记压缩清除算法

算法总结

时间复杂度：复制算法>标记清除算法>标记压缩算法

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采用分代收集算法：

年轻代：存活率低，故采用复制算法

老年代：区域大，存活率高，故采用标记清除+标记压缩算法