JVM调优

🤡一、JVM&JRE&JDK的关系

🥇二、类加载机制

（一）类加载的过程

（1）装载

①获取类的全限定类名，把class文件转为二进制流
②把二进制中类的概述信息转入方法区中，如：创建时间、版本
③将java.lang.Class对象存入堆中

（2）链接

①验证：验证被加载类的正确性：如文件的格式，元数据等
②准备：在方法区中为静态变量分配空间，并设置初始值
③解析：把类的符号引用转为直接引用

（3）初始化

为类的静态变量设置默认值，执行静态代码块

（二）类加载器的分类

启动类加载器：主要负责加载JAVA的一些核心类库，主要是位于/lib/rt.jar中
拓展类加载器: 主要加载JAVA中的一些拓展类，位于/lib/ext中，是启动类加载器的子类
应用类加载器：主要用于加载CLASSPATH路径下我们自己写的类是拓展类加载器的子类

（三）双亲委派模型

如果一个类加载器收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给符类加载器去执行，如果父类加载器还存在父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终将到达顶层的启动类加载器，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回。若父类加载器不能完成加载任务，子加载器才会尝试自己去加载

如何打破双亲委派机制？

自定义类加载器类，继承ClassLoader类，重写loadClass方法

🥈三、JVM内存模型

（一）程序计数器

程序计数器会记录当前线程要执行指令的内存地址，只占用一小部分内存区域，只记录一个地址，所以我们认为程序计数器是不会出现内存溢出问题的分区。

（二）本地方法栈

Java中有些代码的实现是依赖于其他非Java语言的，本地方法栈存储的是维护非Java语句执行过程中产生的数据，一般我们认为本地方法栈不会出现内存问题

（三）虚拟机栈

主要是用来存储基本数据类型，同时也存储对象类型的引用，引用地址占4个字节

（1）栈帧的结构

为什么a=a+1的效率低于a++的效率呢？

a=a+1要在操作数栈中进行运算，而a++只需要在局部变量中运算即可

局部变量：
存放当前方法的局部变量，基本数据类型存值i，引用数据类型存堆内存地址
操作数栈：
对方法中的变量提供技术的区域
常量数据的引用：
常量数据会存放到方法区的常量池中，不管是基本数据类型还是引用数据类型都会存放常量池的地址
方法返回值的地址：
方法返回数据会存到计算机内存的寄存器中

（2）栈溢出及调优

设置栈的深度

（四）方法区

在java8之后，我们把方法区称为元空间，方法区在逻辑上属于堆的一部分，但在一些具体机制和堆有所区别，如：一些JVM的方法区是可以不进行垃圾回收的，关闭JVM时才会释放方法区内存，所以方法去还有一个别名为非堆
方法区会存储类信息、静态变量、常量（jdk8之后不存放字符串常量）
如果加载大量class文件，也会造成方法区内存溢出，如一个tomcat运行20~30个项目

（五）堆内存

（1）Java对象内存布局

对象头
MarkWord:一系列标记位（哈希码，分代年龄、锁状态标记），在64位系统中占8位
ClassPoint：对象对应的类信息的内存地址，在64位系统中占8个字节
Length：数组对象特有，表示数组长度，占4字节
实时数据
包含了对象的所有成员变量，大小有各个变量类型决定
封装填充
为了保证对象的大小为8字节的整数倍

（2）JVM内存溢出和垃圾回收机制

①为什么要进行垃圾回收：

如果对象只创建不回收，会造成堆内存溢出异常

②为什么要进行堆内存分区：

1. 提高搜索效率
2. 垃圾回收后可以更好的利用内存空间，存放大对象
3. 尽可能减少GC次数

（3）JVM堆内存的划分

老年代：
对象会优先分配到新生代内存中，每次GC后没有回收的对象年龄+1，年龄到15还没有被后手，对象会存放到老年代内存中，如果对象较大，超过新生代内存的一半，对象也会存放到老年代区域
新生代：
为了减少young垃圾回收后的空间碎片，新生代又分为了Eden区和两个Survivor区，且始终有一个Suvivor区保持闲置，对象会先存放到Eden区中，Eden区空间满了之后会进行young区的垃圾回收，之后将young区所有存活的对象复制到闲置的Suvivor区中，并且清空Eden区和正在使用Suvivor区

（4）YoungGC和OldGC

YoungGC
新生代区域的垃圾回收称为YoungGC，也叫MinorGC，Eden区满后会触发YoungGC
OldGC
老年代区域的垃圾回收称之为OldGC，也叫MajorGC，OldGC非常浪费性能，所以我们的JVM调优要尽可能减少OldGC的次数，OldGC往往伴随着YoungGC

（5）面试题

1.Survivor区空间并不大，如果满了怎么办？
（1）一般情况下GC回收95%的对象，且超过15次GC的对象会放到Old区，所以Survivor区不容易满
（2）如果Suvivor区满了，会触发担保机制，提前将对象存入old区
2.为什么需要Suvivor区？
为了减少垃圾回收带来的空间碎片，空间碎片过多会频繁出发YoungGC
3.为什需要俩个Suvivor区？
为了减少Suvivor区的空间碎片，如果只存在一个Suvivor区，则对象向从Eden区进入到Suvivor区，区满进行GC后，可能会产生空间碎片，采用两个Suvivor区，两区可以交替回收整理，减少空间碎片

❤️四、使用VisualVM监听JAVA进程的内存模型

（一）下载VisualVM

VisualVM在Java8以及之前都是不用下载的，在下载的java路径下的bin中

版本在8之后的得自行安装
下载链接：https://visualvm.github.io/

（二）安装以及使用

安装一路无脑下一步
下面就是初始页面

（1）编写代码测试各个内存区域

【一个简单的循环创建对象的方法】

（2）设置堆栈的起始和最终大小

-Xms10M -Xmx10M
1

设置成这样子可以更加直观的看到，新生代和年老代的变化，

（3）最后运行页面

（五）垃圾回收机制

（一）如何判断一个对象是垃圾

（1）引用计数法

如果要操作对象，必须通过引用来进行，如果一个对象没有任何引用与之关联，则说明该对象基本不太可能在其他地方被使用到，那么这个对象就成为可被回收的对象了，这种方法实现简单，效率较高，但是它无法解决循环引用问题，因此在java中并没有采用这种方式（pyhon使用的是引用计数法）

循环引用问题：是指创建了两个属于同一个类的对象，这两个对象之间相互引用，如下图object，当我的object1和object2 不在指向那两个对象时，正常情况下，我们应该要把其回收掉，但是它们两个还有引用，所以采用引用计数法无法将他们回收！

（2）可达性分析

  以一个GC ROOT 对象作为起点进行搜索，如果在GC ROOT和对象之间没有可达路径，则称该对象是不可达的。
GC ROOT对象

• 栈帧中的本地变量表中引用的对象
• 方法区中静态属性引用的对象
• 方法区中常量引用的对象
• 本地方法栈中引用的对象

（二）垃圾回收算法

（1）标记-清除算法

（2）复制算法

（3）标记-整理算法

（三）垃圾收集器

（1）垃圾收集器的评判标准

垃圾回收器是对垃圾回收算法的实现，JVM中提供了很多垃圾回收器，我们通过以下式子来评判垃圾回收器的好坏
垃圾回收器的执行效率= 吞吐量/停顿时间
吞吐量 = 用户代码执行时间/（用户代码执行时间+停顿时间）

（2）垃圾收集器分类

（3）详解并发垃圾回收器

①CMS收集器

  CMS（并发标记扫描）收集器是并发收集器，是基于标记-清理算法进行垃圾后手，用于OldGC
优点： 并发收集，低停顿
缺点： 会产生大量空间碎片，停顿时间虽然短但是不可控

为什么CMS收集器不进行并发的初始标记?
  因为标记垃圾所需要耗费的时间较少，没有必要再并发开启多线程，这样子会使程序更加耗费资源

②G1收集器

③ZGC收集器

  ZGC从JDK11开始支持，目前还是实验性版本，原理类似G1，是目前效率最高的垃圾收集器，平均暂停时间为0.05毫秒