四、JVM
1.JVM内存结构
虚拟机栈:每次调用方法都会产生一个栈帧,每个栈帧中有方法的参数、局部变量、放出出口等信息,方法执行完成之后释放栈帧,每个线程都有自己的虚拟机栈,是线程私有的
本地方法栈:一些带有 native 关键字的方法就是需要 JAVA 去调用本地的C或者C++方法,因为 JAVA 有时候没法直接和操作系统底层交互,所以需要用到本地方法栈,服务于带 native 关键字的方法。为本地方法调用提供内存空间
程序计数器:记录下一条指令的地址,可以自增,通过寄存器实现,唯一不会内存溢出的地方,线程私有
问题辨析:
垃圾回收是否涉及栈内存?
不会。栈内存是方法调用产生的,方法调用结束后会弹出栈(自动回收)。
栈内存分配越大越好吗?
不是。因为物理内存是一定的,栈内存越大,可以支持更多的递归调用,但是可执行的线程数就会越少。非windows默认1mb,windows动态分配
如果方法内部的变量没有逃离方法的作用访问,它是线程安全的,因为每个线程有自己的栈。
如果是局部变量引用了对象,并逃离了方法的访问(有返回值是存在安全问题的),那就要考虑线程安全问题。
一句话。私有线程安全,共享不安全
堆:JVM回收的主要区域,存放对象信息,分为新生代和老年代,新生代的eden取内存不够发送MinorGC,老年代内存不够发送FullGC
通过new关键字创建对象使用堆内存
线程共享,考虑线程安全问题
有垃圾回收机制(gc)
方法区:Java 虚拟机有一个在所有 Java 虚拟机线程之间共享的方法区域。方法区域类似于用于传统语言的编译代码的存储区域,或者类似于操作系统进程中的“文本”段。它存储每个类的结构,例如运行时常量池、字段和方法数据,以及方法和构造函数的代码,包括特殊方法,用于类和实例初始化以及接口初始化,方法区域是在虚拟机启动时创建的。尽管方法区域在逻辑上是堆的一部分,但简单的实现可能不会选择垃圾收集或压缩它。此规范不强制指定方法区的位置或用于管理已编译代码的策略。方法区域可以具有固定的大小,或者可以根据计算的需要进行扩展,并且如果不需要更大的方法区域,则可以收缩。方法区域的内存不需要是连续的!JDK1.7采用持久代实现,1.8使用元空间实现
2.JVM的垃圾回收算法
- 标记清除:标记不需要回收的对象,然后清楚没有标记的对象,会造成大量内存碎片
- 标记整理:和标记清楚类似,标记之后,将存活对象向一端移动,清楚边界外的垃圾对象,标记清楚和整理由垃圾回收期决定使用哪一种,用在老年代
- 复制算法:内存一分为二,只使用一块,gc时将活着的对象移动带另一块,然后清空之前的区域,用在新生代的eden区和survice区
3.如何判断对象是否可以回收
引用计数法:已经淘汰,每个对象添加引用计数器,引用为0可以回收,互相引用无法回收
可达性分析算法:从GCRoot开始搜索,搜索过的路径称为引用链,若一个对象没有任何引用链,判定为可以回收
GCRoot:虚拟机栈中引用的对象,方法区中静态变量引用的对象,方法区中常量引用的对象,Native方法中JNI引用的对象
4.典型的垃圾回收器
CMS:最小停顿时间为目标,只运行在老年代的回收器,使用标记整理算法,可以并发收集
G1:JDK1.9后默认的垃圾回收期,注重响应速度,支持并发,使用标记整理+复制算法回收内存
5.双亲委派机制
向上委派,向下实现
中文名称 | 加载器 | 加载目录 |
核心类加载器 | BootStrapClassLoader | JAVA_HOME/jre/lib |
扩展类加载器 | ExtensionClassLoader | JAVA_HOME/jre/lib/ext |
应用程序类加载器 | ApplicationClassLoader | classpath |
当有一个类被加载请求时,先将请求交给父类加载器,父类记载器找不到该类就向下去找,避免重复加载和系统级别的类被篡改
6.JVM的四种引用和回收时机
强引用:new的对象,只有所有的gc root对象都不能通过【强引用】引用该对象才能被回收
软引用:在垃圾回收后,内存不足时会再次发出垃圾回收,回收软引用对象
弱引用:每次垃圾回收都会回收
虚引用:必须配合引用队列使用,主要配合ByteBuffer使用,被引用对象回收时,会被虚拟机放入引用队列
7.类加载过程
(1)加载:将字节码通过二进制的方式转化到方法区中的运行数据区
(2)连接:
验证:验证字节码文件的正确性
准备:正式为类变量在方法区中分配内存,并设置初始值,final类型在编译期间赋值
解析:将常量池的符号引用(类的全限定名)解析为直接引用(类在实际内存中的地址)
(3)初始化:执行类构造器,为静态变量赋初始值并初始化静态代码块
8.JVM调优参数
-Xmx[]:堆内存最大内存
-Xms[]:堆内存最小内存,一般设置成跟堆空间最大内存一样的
-Xmn[]:新生代的最大内存
-xx:[survivorRatio=3]:eden区与from+to区的比例为3:1,默认为4:1
-xx[use 垃圾回收器名称]:指定垃圾回收器
-xss:设置单个线程栈大小
一般设堆空间为最大可用物理地址的百分之80
9.三色标记以及漏标问题
三色标记是cms和g1收集器的垃圾追踪方法
黑色对象:自己和引用的对象完全扫描
灰色对象:扫描了本身没有扫描全部对象
白色对象:没有扫描的对象
漏标的充要条件:
黑色对象标记之后引用了白色对象
黑色对象引用的灰色对象在自己扫描之后删除了白色对象的引用
那么就漏标了白色对象会意外删除
cms采用增量更新,破坏第一个条件,黑色对象引用白色对象之后将引用记录下来,最后标记的时候对黑色对象重新扫描
G1采用原始快照,破坏第二个条件,取消白色引用之前将引用记录下来,最后标记的时候对白色对象扫描
10. G1收集器原理
jdk1.9之后的默认收集器,保持高回收率减少停顿,每次只清理一部分,保证停顿时间不会过长
取消了新生代和老年代的物理划分,将堆分为若干个逻辑区域region,一部分作为新生代一部分作为老年代,还有一部分存储大对象,
同CMS相同,会遍历所有对象,标记引用情况,清除对象后会对区域进行复制移动,以整合碎片空间.
11. ZGC收集器原理
前面提供的高效垃圾回收算法,针对大堆内存设计,可以处理TB级别的堆,可以做到
10ms以下的回收停顿时间
着色指针
读屏障
并发处理
基于region
内存压缩(整理)
roots标记:标记root对象,会StopTheWorld.
并发标记:利用读屏障与应用线程一起运行标记,可能会发生StopTheWorld. 清除会清理标记为不可用的对象.
roots重定位:是对存活的对象进行移动,以腾出大块内存空间,减少碎片产生.重定位最开始会StopTheWorld,却决于重定位集与对象总活动集的比例.
并发重定位与并发标记类似.
流程还是同cms类似
12. 简述java对象结构
java对象由三部分组成:对象头、实例数据、对齐填充
对象头:第一部分存储自身运行时数据:哈希码、gc分代年龄、锁标识、线程持有的锁、偏向锁id,第二部分是指针类型,指向对象的类元数据类型
实例数据:存储真正的有效信息,包括父类继承下来的和自己定义的
对齐填充:JVM要求对象起始地址必须是8字节的整数倍,(8字节对齐)
13. jvm调优命名
jps:显示系统内所有的虚拟机进程
jstat:是用于监视虚拟机运行时状态信息的命令,它可以显示出虚拟机进程中的类装载、内存、垃圾收集、JIT编译等运行数据。
jmap:用于生成heap dump文件
jhat:与jmap搭配使用,用来分析jmap生成的dump,jhat内置了一个微型的HTTP/HTML服务器,生成dump的分析结果后,可以在浏览器中查看
jstack:用于生成java虚拟机当前时刻的线程快照。
jinfo:命令作用是实时查看和调整虚拟机运行参数。
14.逃逸分析 栈上分配 标量替换 方法内联
逃逸分析是优化内存分配的一种手段
方法逃逸:在一个方法体内,定义一个局部变量,而它可能被外部方法引用,比如作为调用参数传递给方法,或作为对象直接返回。或者,可以理解成对象跳出了方法。那么我们就无从知道哪些地方会使用这个变量。
线程逃逸:这个对象被其他线程访问到,比如赋值给了实例变量,并被其他线程访问到了。对象逃出了当前线程。
如果一个方法不会发生逃逸,那么可以在栈上分配内存,减少gc压力,
标量替换:基本数据类型不可分割称之为标量,可以分割的称之为聚合量,如果对象可分解,并且发生了逃逸,那么不会真正创建这个对象,会创建若干个成员变量来替换,拆散的变量可以单独分析与优化,在各自的栈上分配内存
方法内联
方法内联指的是在编译过程中遇到方法调用时,将目标方法的方法体纳入编译范围之中,并取代原方法调用的优化手段。