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尚硅谷周阳JVM快速入门

分类：JVM作者：编程之家原文地址

P13、JVM架构图

灰色的说明：
  1、线程私有
  2、内存占用非常少，不存在GC垃圾回收
亮色的说明：
  1、所有线程共有，存在GC垃圾回收
  2、方法区垃圾回收比较少，大多数是回收堆。

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P14-P15、 类装载器

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C是面向过程的，C++是面向对象的，支持多重继承，可以基于指针操作，需要手动释放内存解答完毕

(c++)-- =java

双亲委派
  当一个类收到了类加载请求，他首先不会尝试自己去加载这个类，而是把这个请求委派给父类去完成，每一个层次类加载器都是如此，因此所有的加载请求都应该传送到启动类加载其中，只有当父类加载器反馈自己无法完成这个请求的时候(在它的加载路径下没有找到所需加载的Class)，子类加载器才会尝试自己去加载。
  采用双亲委派的–个好处是比如加载位于rt.jar包中的类java.lang.Object，不管是哪个加载器加载这个类，最终都是委托给顶层的启动类加载器进行加载，这样就保证了使用不同的类加载器最终得到的都是同样–个Object对象。

P16、本地接口

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package jvm13;

/**
 * @author: lnn
 * @date: 2021/6/27 10:11
 */
public class T1 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1=new Thread();
        t1.start();
        t1.start();
    }
}

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P17、PC寄存器

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P18、小总结

主题: JVM
1 JVM系统架构图

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2类加载器

System.out.println(myObject.getClass().getClassLoader().getParent().getParent());//null，Java看不到c++写的启动器
       System.out.println(myObject.getClass().getClassLoader().getParent());//sun.misc.Launcher$ExtClassLoader@1540e19d
       System.out.println(myObject.getClass().getClassLoader());//sun.misc.Launcher$AppClassLoader@18b4aac2

2.1有哪几种类加载器
  2.2双亲委派
  2.3沙箱安全机制
3 Native
  3.1 native是一个关键字
  3.2声明有，实现无，why?
4 PC寄存器
  4.1记录了方法之间的调用和执行情况，类似排版值日表用来存储指向下一条指令的地址,也即将要执行的指令代码 它是当前线程所执行的字节码的行号指示器

P19、方法区

静态方法和成员方法的结构都是放在方法区

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P20-P22、栈

栈管运行，堆管存储

程序=算法+数据结构
程序=算法+数据结构

队列：先进先出（FIFO）、排队打饭。
栈：先进后出，类似于子弹弹夹，最后一个塞进弹夹的第一个出来。

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P23、堆、栈、方法区的交互关系

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P24、Heap堆

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P24-25、Heap堆

  一个JVM实例只存在一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。类加载器读取了类文件后，需要把类、方法、常变量放到堆内存中，保存所有引用类型的真实信息，以方便执行器执行，堆内存分为三部分:

  1. Young Generation Space 新生区 Young/New
  2. Tenure generation space 养老区 Old/ Tenure
  3. Permanent Space 永久区 Perm

  一个JVM实例只存在一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。类加载器读取了类文件后，需要把类、方法、常变量放到堆内存中，保存所有引用类型的真实信息，以方便执行器执行。堆内存 逻辑上分为三部分:新生+养老+永久

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新生区：
  新生区是类的诞生、成长、消亡的区域,一个类在这里产生,应用，最后被垃圾回收器收集，结束生命。新生区又分为两部分: 伊甸区(Eden space) 和幸存者区(Survivor pace),所有的类都是在伊甸区被new出来的。幸存区有两个: 0区 (Survivor 0 space.)和1区(Survivor 1 space) 。当伊甸园的空间用完时，程序又需要创建对象，JVM的垃圾回收器将对伊甸园区进行垃圾回收(MinorGC)，将伊甸园区中的不再被其他对象所引用的对象进行销毁。然后将伊甸园中的剩余对象移动到幸存0区。若幸存0区也满了，再对该区进行垃圾回收，然后移动到1区。那如果1区也满了呢?再移动到养老区。若养老区也满了，那么这个时候将产生Ma jorGC (FullGC) ，进行养老区的内存清理。若养老区执行了Full GC之后发现依然无法进行对象的保存，就会产生00M异常"OutOfMemoryError"

如果出现java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space异常,说明Java虚拟机的堆内存不够。原因有二:
 (1) Java虛拟机的堆内存设置不够，可以通过参数-xms、-Xmx来调整。
 (2)代码中创建了大量大对象，并且长时间不能被垃圾收集器收集(存在被引用)。

P27 对象生命周期和GC

Java堆从GC的角度还可以细分为:新生代( Edeni区、From survivor区和To survivor区)和老年代。

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MinorGC的过程(复制->清空-> 互换)

  1. eden、SurvivorFrom复制到SurvivorTo， 年龄+1
      首先，当Eden区满的时候会触发第一 次GC,把还活着的对象拷贝到SurvivorFrom区，当Eden区再次触发GC的时候会扫描Eden区和From区域,对这两个区域进行垃圾回收，经过这次回收后还存活的对象,则直接复制到To区域(如果有对象的年龄已经达到了老年的标准，则赋值到老年代区)，同时把这些对象的年龄+1
  2. 清空eden、SurvivorFrom
      然后，清空Eden和SurvivorFrom中的对象， 也即复制之后有交换，谁空谁是to
  3. SurvivorTo和 SurvivorFrom互换
      最后，SurvivorTo 和SurvivorFrom互换，原SurvivorTo成为 下一次GC时 的SurvivorFrom区。部分对象会在From和To区域中复制来复制去，如此交换15次(由JVM参数MaxTenuringThreshold决定，这个参数默认是15),最终如果还是存活，就存入到老年代

P28、永久带

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方法区：
  实际而言，方法区(Method Area) 和堆一样， 是各个线程共享的内存区域，它用于存储虛拟机加载的:类信息+普通常量+静态常量+编译器编译后的代码等等，虽然JVM规范将方法区描述为堆的一个逻辑部分，但它却还有一个别名叫做Non-Heap(非堆)，目的就是要和堆分开。
  对于HotSpot虚拟机，很多开发者习惯将方法区称之为“永久代Parmanent Gen)” ，但严格本质上说两者不同，或者说使用永久代来实现方法区而已，永久代是方法区(相当于是一个接口interface)的一个实现，jdk1.7的饭本中，已经将原本放在永久代的字符串常量池移走。

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永久存储区是一个常驻内存区域，用于存放JDK自身所携带的Class, Interface的元数据，也就是说它存储的是运行环境必须的类信息，被装载进此区域的数据是不会被垃圾回收器回收掉的，关闭JVM才会释放此区域所占用的内存。

P29、堆参数调整

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  在Java8中，永久代已经被移除，被一个称为元空间的区域所取代。元空间的本质和永久代类似。

元空间与永久代之间最大的区别在于:
  永久带使用的JVM的堆内存，但是java8以后的元空间并不在虚拟机中而是使用本机物理内存。因此，默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制。类的元数据放入native memory,字符串池和类的静态变量放入java堆中，这样可以加载多少类的元数据就不再由MaxPermSize控制,而由系统的实际可用空间来控制。

堆内存调优简介
-xms: 设置初始分配大小，默认为物理内存的“1/64"
-Xmx: 最大分配内存，默认为物理内存的“1/4
-XX:+PrintGCDetails: 输出详细的GC处理日志

    public static void main(String[] args) {
        long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();//返回 Java虚拟机试图使用的最大内存量。
        long totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory();//返回 Java虚拟机中的内存总量。
        System.out.println("-Xmx:MAX_ MEMORY = " + maxMemory + " (字节)" + (maxMemory / (double) 1024 / 1024) + "MB");
        System.out.println("-xms:TOTAL_ MEMORY = " + totalMemory + "(字节)" + (totalMemory / (double) 1024 / 1024) + "MB");
        
    }

生产中调初始值xms和最大值xmx必须一样，避免内存忽高忽低造成卡顿
-xms1024m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails

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    public static void main(String[] args) {
//        sorce0001
        /* while (true){
            String str="aaaa";
            str=str+new Random().nextInt(88888888)+new Random().nextInt(999999999);
        }*/
//        Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space

        byte[] bytes=new byte[40*1024*1024];

    }

P30、GC收集日志信息

轻GC：

[GC (Allocation Failure)
[PSYoungGen: 488K->504K(2560K)] 756K->876K(9728K), 0.0004468 secs]
[Times: user=0.00 sys=0.00, real=0.00 secs]

重GC：

[Full GC (Allocation Failure)
[PSYoungGen: 504K->0K(2560K)]
[ParOldGen: 372K->640K(7168K)] 876K->640K(9728K),
[Metaspace: 3433K->3433K(1056768K)], 0.0043485 secs]
[Times: user=0.20 sys=0.00, real=0.00 secs]

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P31、GC算法之引用计数法


引用计数法：

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缺点：
  每次对对象赋值时均要维护引用计数器，且计数器本身也有一定的消耗 ;
  较难处理循环引用

JVM的实现一般不采用这种方式

P32、复制算法

HotSpot JVM把年轻代分为了三部分:
  1个Eden区和2个Survivor区(分别叫from和to)。默认比例为8:1:1,-般情况下，新创建的对象都会被分配到Eden区(一些大对象特殊处理),这些对象经过第一次Minor GC后，如果仍然存活，将会被移到Survivor区。 对象在Survivor区中每熬过一 次Minor GC， 年龄就会增加1岁，当它的年龄增加到- -定程度时，就会被移动到年老代中。因为年轻代中的对象基本都是朝生夕死的(90%以上)，所以在年轻代的垃圾回收算法使用的是复制算法，复制算法的基本思想就是将内存分为两块，每次只用其中一-块，当这一块内存用完，就将还活着的对象复制到另外一块上面。复制算法不会产生内存碎片。

原理：
  从根集合(GC Root)开始,通过Tracing从From中找到存活对象,拷贝到To中;
  From、To交换身份，下次内存分配从To开始;

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缺点：空间换时间，空间利用率低。

复制算法它的缺点也是相当明显的。
  1、它浪费了一半的内存，这太要命了。
  2、如果对象的存活率很高，我们可以极端一点， 假设是100%存活，那么我们需要将所有对象都复制- -遍，并将所有引用地址重置一遍。复制这一工作所花费的时间，在对象存活率达到一定程度时，将会变的不可忽视。所以从以上描述不难看出，复制算法要想使用，最起码对象的存活率要非常低才行，而且最重要的是，我们必须要克服50%内存的浪费。

P33、标记清除

四大算法：计数、复制、标清、标整

老年代一般是由标记清除或者是标记清除与标记整理的混合

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缺点：
  1、首先，它的缺点就是效率比较低(递归与全堆对象遍历)，而且在进行GC的时候，需要停止应用程序，这会导致用户体验非常差劲
  2、其次，主要的缺点则是这种方式清理出来的空闲内存是不连续的，这点不难理解，我们的死亡对象都是随即的出现在内存的各个角落的，现在把它们清除之后，内存的布局自然会乱七八糟。而为了应付这- -点，JVM就不得不维持-一个内存的空闲列表，这又是一种开销。而且在分配数组对象的时候，寻找连续的内存空间会不太好找。

P34、标记压缩

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缺点：
  标记/整理算法唯一的缺点就是效率也不高，不仅要标记所有存活对象，还要整理所有存活对象的引用地址。
  从效率上来说，标记/整理算法要低于复制算法。

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内存效率:复制算法>标记清除算法>标记整理算法(此处的效率只是简单的对比时间复杂度，实际情况不一定如此)。

内存整齐度: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。

可以看出，效率上来说，复制算法是当之无愧的老大，但是却浪费了太多内存，而为了尽量兼顾上面所提到的三个指标，标记/整理算法
相对来说更平滑一些，但效率上依然不尽如人意，它比复制算法多了一个标记的阶段，又比标记/清除多了一个整理内存的过程

难道就没有一种最优算法吗?猜猜看，下面还有

回答:无，没有最好的算法，只有最合适的算法。==========>分代收集算法。

年轻代(Young Gen)
年轻代特点是区域相对老年代较小，对像存活率低。(Young Gen)

这种情况复制算法的回收整理，速度是最快的。复制算法的效率只和当前存活对像大小有关，因而很适用于年轻代的回收。而复制算法
内存利用率不高的问题，通过hotspot中的两个survivor的设计得到缓解。

老年代(Tenure Gen)
老年代的特点是区域较大，对像存活率高。
这种情况，存在大量存活率高的对像，复制算法明显变得不合适。一般是由标记清除或者是标记清除与标记整理的混合实现。

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P35、JMM

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  由于JVM运行程序的实体是线程，而每个线程创建时JVM都会为其创建-个工作内存(有些地方称为栈空间)，工作内存是每个线程的私有数据区域，而Java内存模型中规定所有变量都存储在主内存，主内存是共享内存区域，所有线程都可以访问，但线程对变量的操作(读取赋值等)必须在工作内存中进行，首先要将变量从主内存拷贝到的线程自己的工作内存空间，然后对变量进行操作，操作完成后再将变量写回主内存，不能直接操作主内存中的变量，各个线程中的工作内存中存储着主内存中的变量副本拷贝，因此不同的线程间无法访问对方的工作内存，线程间的通信(传值)必须通过主内存来完成，其简要访问过程如下图:

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