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JVM看这一篇

程序员文章站 2022-10-31 19:20:43
JVM看这一篇写在前面：本篇文章主要搬自本人的云笔记，主要以总结为主；有不当之处，欢迎指正，共同学习；JVM整体认识JVM内存分为： **类加载器**（ClassLoader） **运行时数据区**（Runtime Data Area） **执行引擎**（Execution Engine） **本地库接口**（Native Interface） 各个组成部分的职能：程序在执行之前先要把java代码转换成字节码（class文件），jvm首先需要把字节码通过一定的方式 类加载器（Clas...

JVM看这一篇

写在前面：本篇文章主要搬自本人的云笔记，主要以总结为主；有不当之处，欢迎指正，共同学习；

JVM整体认识

JVM内存分为： 
 **类加载器**（ClassLoader）
 **运行时数据区**（Runtime Data Area） 
 **执行引擎**（Execution Engine）
 **本地库接口**（Native Interface）

各个组成部分的职能：

程序在执行之前先要把java代码转换成字节码（class文件），jvm首先需要把字节码通过一定的方式 类加载器（ClassLoader） 把文件加载到内存中 运行时数据区（Runtime Data Area） ，
而字节码文件是jvm的一套指令集规范，并不能直接交个底层操作系统去执行，
因此需要特定的命令解析器 执行引擎（Execution Engine） 将字节码翻译成底层系统指令再交由CPU去执行，
而这个过程中需要调用其他语言的接口 本地库接口（Native Interface）来实现整个程序的功能，这就是这4个主要组成部分的职责与功能。 

而我们通常所说的jvm组成指的是运行时数据区（Runtime Data Area），
因为通常需要程序员调试分析的区域就是“运行时数据区”，或者更具体的来说就是“运行时数据区”里面的Heap（堆）模块
，那接下来我们来看运行时数据区（Runtime Data Area）是由哪些模块组成的

JVM运行时数据区

总结如下表

JVM看这一篇
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最常用jvm参数

-Xss:每个线程虚拟机栈的大小
-Xms:堆的初始值（一般设置-Xms512m）
-Xmx:堆的最大值(一般设置-Xmx2048m)

-XX:SurvivorRotio:用来标识Eden和Survivor的内存大小比例
-XX:NewRotio:用来标识老年代和年轻代的内存大小比例
-XX:MaxTenuringThreshold:标识对象从年轻代晋升到老年代经历GC的次数的最大阈值

内存分配策略

  1. 静态存储：编译时确定
  2. 栈式存储：数据区编译时未知，运行时入口确定
  3. 堆式存储：编译时或运行时模块入口无法确定，动态存储

堆和栈的区别

1. 管理方式：栈自动释放内存，堆需要进行GC
2. 空间大小：栈比堆小
3. 碎片相关：栈产生的碎片远远小于堆
4. 分配方式：栈支持静态和动态分配，堆只有动态分配
5. 效率：栈的效率高于堆

JVM垃圾回收机制

首先什么数据需要回收呢？

堆中不被引用的数据才需要回收

这里有两种方式确定哪些文件不被引用：

1. 引用计数算法：每个对象实例上都有一个引用计数器，当引用计数器=0时，则认为可以被GC；
	 优点：效率高；
	 缺点：无法测定出循环引用的情况，导致内存泄漏
2. 可达性分析算法：这是判定为垃圾的主流算法，通过判断对象（GCROOT）的应用链是否可达类决定对象是否可以被回收；

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可以作为GCROOT的对象：

1. 虚拟机栈中引用的对象
2. 方法区中常量引用的对象
3. 方法区中类静态属性引用的对象
4. 本地方法栈中JNI（native）的引用对象
5. 活跃线程的引用对象

什么时候会发生垃圾收集：

1. 年轻代中Eden或者S区的内存不足的时候
2. 老年代空间不足的时候
3. 方法区内存不足的时候
4. System.gc()可能会进行收集

常用的垃圾回收算法：

1. 标记-清除算法（Mark -sweep）:这里只清除未被标记的对象
	1. 碎片化：由于只清除未被标记的对象，清理时会产生大量不连续的碎片块；当需要使用的大量连续的内存时，就不得不再触发一次GC；
2. 复制算法（copying）：这里需要使用两个面
	1. 对象面：这里进行创建对象
	2. 空闲面：当对象面快用完了，就将对象面还存活着的对象copy到空闲面上，再把对象面上的对象进行清空；
	3. 使用对象：对象存活率低的场景，如年轻代（10%），这里解决了碎片化的问题，顺序分配内存，简单高效；
3. 标记-整理（compacting）:
	1. 标记：从根集合进行扫描，对存活的对象进行标记
	2. 整理清除：移动所有存活的对象，且按照内存地址次序依次排序，然后将末端内存地址以后的内存回收
	3. 优点：
    	1. 相对于标记清除算法，避免了内存的不连续行
    	2. 相对于复制算法，不用设置两块内存进行互换
    	3. 适用于存活率高的场景，如老年代

分代收集算法：

1. 年轻代（占内存三分之一）：主要使用复制算法，发生Minor GC，尽可能的回收生命周期短的对象
    1. 这里分为Eden区：主要用于创建对象
    2. 还有两个survivor分区，主要进行复制收集存活的对象
    3. 当Eden区内存不足时就会触发Minor GC
    4. 年轻代如何晋升到老年代
        1. 经历一定次数的Minor GC仍存活的对象，默认15次
        2. survivor区中存不下时，根据分配担保晋升到老年代
        3. Eden区创建的对象太大了
2. 老年代：主要使用标记-整理、标记-清除算法，发生FULL GC，或者叫做Major GC
    1. Full GC比Minor GC慢，但是执行的频率比较低，但是触发Full GC的时候，也会回收年轻代的垃圾
    2. 触发FullGC的条件：
        1. 老年代空间不足的时候
        2. 永久代空间不足的时候，这里只针对JDK8之前，8之后取消了永久代，新增了元空间；
        3. CMS GC出现：
        4. MinorGC晋升到老年代的平均大小>l老年代剩余空间了
        5. 调用了system.gc()；这里只是进行提示，收集的主动权还在jvm
        6. 使用RMI进行RPC或者管理JDK应用，每小时执行一次Full GC

Stop-the-world:

1. JVM 由于要进行GC，而停止了应用程序的执行，这就叫做stop-the-world
2. 任何一种GC都会发生STW
3. GC优化主要就是优化STW的时间

Safepoint

1. 分析过程中对象引用关系不会发生变化的点
2. 产生safeponit的地方：方法调用，循环跳转，异常跳转
3. 安全点数量得适中，过多的话就会发生频繁GC，过少的话，GC等待的时间有过长

常用的垃圾收集器：

1. Serial收集器：（-XX:+UseSerialGC，复制算法）
    1. 这是一种单线程的收集器：收集时需要暂停所有的工作线程
    2. 简单高效，这是Client模式下默认的年轻代收集器

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2. ParNew收集器：（-XX:UseParNewGC,复制算法）
    1. 多线程收集：行为特点与Serial一样
    2. 只有在多核条件下才有优势

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3. Parallel Scavenge收集器：（-XX:+UseParallelGC，复制算法）
    1. 吞吐量=运行用户代码时间/运行用户代码时间+垃圾收集时间
    2. 该收集器更关注吞吐量，前面俩收集器更关注线程停段时间
    3. 在多核执行才有优势，这是server模式下默认的年轻代垃圾收集器；
    4. 有个自适应机制可以配置
4. Serial Old收集器：(-XX:+UseSerialOld GC，标记整理算法)
    1. 工作原理跟年轻代的Serial类似，都是单线程的，但是使用的是标记-整理算法
    2. 简单高效，是Client模式下默认的老年代收集器
5. Parallel Old收集器：（-XX:+UseParallelOld GC，标记整理算法）
    1. 该收集器是JDK6开始才问世的，且不是跟Parallel Scavenge一起出现的
    2. 该收集器主要关注吞吐量，且多核下才有优势
6. CMS收集器：（-XX:+UseConcMarkSweepGC，标记-清除算法），该收集器几乎可以做到和用户线程同时工作，CMS工作原理主要分为以下六步骤：
    1. 初始化标记：首次stop-the-world，这次时间很短，因为只标记GCROOT直接相连的对象
    2. 并发标记：并发追溯标记，程序不停止，标记线程可与用户线程共存
    3. 并发预处理：查找执行并发标记时，从年轻代晋升到老年代的对象
    4. 重新标记：再次stop-the-world，扫描CMS堆中的剩余对象
    5. 并发清理：清理垃圾对象，程序不停顿（会有碎片问题）
    6. 并发重置：重置CMS收集器的数据结构，等待下一次收集

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7. G1收集器：（复制和标记-整理算法），该收集器既收集年轻代，又收集老年代；它的使命就是来代替CMS收集器，因为CMS收集器，会产生碎片化的问题；该收集器主要与以下四个特征：
    1. 并发和并行，这里主要是为了缩短STW的时间
    2. 分代收集：复制算法收集年轻代，标记-整理算法收集老年代
    3. 空间整合：使用Compacting解决CMS的碎片化问题
    4. 可预测的停顿：
    5. 这里再多说点，该收集器会将内存成多个region，这里的region是一个1~31m的独立单元（2的幂），而且年轻代和老年代不再是物理隔离的，也就是当前区域现在是年轻代，过了一阵经过GC后，可能就用了存储老年代了；

几种垃圾收集器的组合选择

1. 单核服务器：
    1. -XX:+UseSerialGC,年轻代使用Serial，老年代使用Serial Old
2. 多核，追求吞吐，如计算应用型服务器
    1. -XX:+UseParallelGC或者-XX:+UseParallelOldGC,年轻代Parallel，老年代ParallelOld
3. 多核，追求响应速度，低停顿
    1. -XX:+UseConcMarkSweepGC，年轻代ParNew,老年代CMS，备用担保SerialOld

下面将一下finalize()方法：

当一个对象被标记为可回收对象的时候，垃圾收集器并不会立即收集它，如果这个对象实现了finalize()方法，并且该方法已经执行了，或者没有实现finalize（）那么垃圾收集器一会就会回收它；如果被标记后，还没有调用finalize()方法，那么该对象会被放入到一个叫做F-Queue的队列中，等待执行finalize()，这是最后一次逃离收集的机会，因为该方法只会被执行一次；

JVM调优知识点（没有调优实战）

1、首先看一下jvm参数查询的命令

1、查看JVM参数的方式一，多步骤
查看进程：jps -l
查看该进程号具体JVM参数的信息：jinfo -flag 具体参数 进程号
查看该进程号所有JVM参数的信息：jinfo -flags 进程号
2、查看JVM参数的方式二
查看JVM初始参数：java -XX:+PrintFlagsInitial    -version    
查看修改后的JVM参数：java -XX:+PrintFlagsFinal    -version
    =表示是初始值
    :=表示是修改后的值
查看修改后的（:=）JVM参数java -XX:+PrintCommandLineFlags    -version

2、JVM中重要参数的含义

-Xms1024m        =        -XX:InitialHeapSize=1024m    默认单位为字节，默认大小为内存的1/64
-Xmx1024m   =   -XX:MaxHeapSize=1024m            默认单位为字节，默认大小为内存的1/4
-Xss1m  = -XX:ThreadStackSize=1m 一般为512k~1024k，ThreadStackSize为0时，表示使用默认的栈内存，32位默认为512k,64位默认为1024k,linux上默认为1024k,不同版本的系统还有出入；
-Xms 设置年轻代大小
-XX:MetaSpaceSize    元空间尽量设置大点，占用本机内存一般512m 
-XX:MaxMetaspaceSize1024m
-XX:+PrintGCDetails  输出GC详细的日志信息
-XX:SurvivorRatio  eden区和survivor区的大小比值，默认为8
-XX:NewRatio 老年代与新生代内存占比，默认为2                                
-XX:MaxTenuringThreshold 年轻代最大年龄，超过了，就会成为老年代

3、几种常见OOM

1、*Error
2、OutOfMerroryError:java heap space
    .intern();
3、OutOfMerroryError:GC overhead limit exceeded  花费98%的时间，回收的堆内存不到2%，CPU占用会增大到100%
    -XX:MaxDirectMemorySize=5m 直接内存的大小
4、OutOfMerroryError:Direct buffer memory 直接内存被占满，主要是nio程序中会出现    
5、OutOfMerroryError:Unable to create new native thread 不能创建过多的native线程，Linux默认创建1024个
为什么是native
private native void start0();
ulimit -u查询用户下的最大线程数    
less /etc/security/limits.d/90-nproc.conf
6、OutOfMerroryError:MetaSpace 元空间满了

4、查看jvm的GC情况

jstat -gcutil 进程号
  S0     S1     E      O      M     CCS    YGC     YGCT    FGC    FGCT     GCT   
  0.00   0.00  34.42   5.21  96.86  94.12      2    0.190     7    1.465    1.655
这里的full gc次数 和时间 指标很能显示系统性能问题，这两个指标很大，很大程度上说明了程序中有问题，垃圾一直回收不掉

S0 — Heap 上的 Survivor space 0 区已使用空间的百分比
S1 — Heap 上的 Survivor space 1 区已使用空间的百分比
E — Heap 上的 Eden space 区已使用空间的百分比
O — Heap 上的 Old space 区已使用空间的百分比
M — Perm space 区已使用空间的百分比
YGC — 从应用程序启动到采样时发生 Young GC 的次数
YGCT– 从应用程序启动到采样时 Young GC 所用的时间( 单位秒 )
FGC — 从应用程序启动到采样时发生 Full GC 的次数
FGCT– 从应用程序启动到采样时 Full GC 所用的时间( 单位秒 )
GCT — 从应用程序启动到采样时用于垃圾回收的总时间( 单位秒)

总结

工作几年了，也积累了一些内容，陆续都会搬到博客上了，整理不宜，转载请指明出处，共同进步吧！

本文地址：https://blog.csdn.net/csdn_tiger1993/article/details/110204927

相关标签： Java基础 java jvm

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