jvm总结

旧城等待， 2022-12-27 14:29 206阅读 0赞

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### **方法区(Method Area)** ###

方法区是各个线程共享的内存区域，它用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据。当方法区无法满足内存分配需求时，将抛出OutOfMemoryError 异常。  
方法区里存放着类的版本，字段，方法，接口和常量池。常量池里存储着字面量和符号引用。符号引用包括：1.类的全限定名，2.字段名和属性，3.方法名和属性。

### **JVM堆(Java Heap)** ###

Java 堆也是属于线程共享的内存区域，它在虚拟机启动时创建，是Java 虚拟机所管理的内存中最大的一块，主要用于存放对象实例，几乎所有的对象实例都在这里分配内存，注意Java 堆是垃圾收集器管理的主要区域，因此很多时候也被称做GC 堆，如果在堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，将会抛出OutOfMemoryError 异常。

### **程序计数器(Program Counter Register)** ###

字节码解释器工作时，通过改变这个计数器的值来选取下一条需要执行的字节码指令，分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能都需要依赖这个计数器来完成。  
多线程中，为了让线程切换后能恢复到正确的执行位置，每条线程都需要有一个独立的程序计数器，各条线程之间互不影响、独立存储，因此这块内存是线程私有的。

### **虚拟机栈(Java Virtual Machine Stacks)** ###

Java虚拟机栈也是线程私有的，它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的内存模型：每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧用于存储局部变量表、操作数栈、动态链表、方法出口信息等。每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

### **本地方法栈(Native Method Stacks)** ###

本地方法栈属于线程私有的数据区域，这部分主要与虚拟机用到的 Native 方法相关，一般情况下，我们无需关心此区域。

### **垃圾判断算法** ###

**1.引用计数法**

每个对象使用一个计数器，当有地方引用该对象时计数器加1，当引用失效时计数器减1。用对象计数器是否为0来判断对象是否可被回收。缺点：**无法解决循环引用的问题**

**2.可达性分析算法**

通过一系列的成为“GC Roots”的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索走过的路径称为引用链，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时，则说明此对象不可达，即无用对象。也就是垃圾收集器需要回收的对象

可作为GC Roots的对象：虚拟机栈中栈帧里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JNI（也就是native方法）引用的对象

### 垃圾回收算法 ###

**1.标记-清除算法**

首先把内存区域中的这些对象进行标记，哪些属于可回收标记出来，然后把这些垃圾拎出来清理掉，但是会产生内存碎片

**2.复制算法(新生代回收算法)**

在标记清除算法基础上演化而来，解决标记清除算法的内存碎片问题。它将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。保证了内存的连续可用，内存分配时也就不用考虑内存碎片等复杂情况，但是比较浪费内存

**3.标记整理算法(老年代回收算法)**

标记过程仍与“标记-清除”过程一致，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活对象向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存，解决了内存碎片的问题，也规避了复制算法只能利用一半内存区域的弊端

**4.分代收集算法**

**在新生代中：**每次垃圾收集时都发现有大批对象死去，只有少量存活，那就选用**复制算法**，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集，Minor GC为新生代GC

**在老年代中：**因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须使用**标记-清理算法**或者**标记-整理算法**来进行回收，Full GC或Major GC为老年代GC

**Minor GC和Full GC：**Minor GC只针对新生代进行回收，而Full GC正式针对整个堆，清理新生代和老年代，Full GC速度比较慢应尽量避免

### 新生代进入老年代 ###

**1.对象优先在Eden分配**

大多数情况下，对象在新生代Eden区中分配，当Eden区没有足够空间进行分配时，虚拟机将发起一次Minor GC。

**2.大对象直接进入年老代**

大对象即需要大量连续内存空间的Java对象，如：长字符串及数组。经常出现大对象导致内存还有不少空间时就提前触发垃圾收集以获取足够的连续空间来安置他们。  
虚拟机提供了一个-XX：PretenureSizeThreshold参数，令大于这个设置值的对象直接在老年代分配。 这样做的目的是避免发送发生大量的内存复制

3.**长期存活的对象将进入年老代**

虚拟机给每个对象定义了一个对象年龄计数器，对象创建并经过第一次Minor GC后仍然存活，并能被Suivivor容纳的话，将会被移动到Survivor空间，并对象年龄设置为1。每经历过Minor GC，年龄就增加1岁，当到一定程度（默认15岁，可以通过参数-XXMaxTenuringThreshold设置），就将会晋升年老代

### 关于对象引用 ###

**1.强引用**

最普遍的引用，如果一个对象具有强引用，那么它永远不会被 GC。例如：

Object object = new Object();   //强引用

**`2.`软引用**

一个对象具有软引用时，当内存空间充足，垃圾回收器则不会回收它；如果内存空间不足了，就会将这些内存回收，例如：

Object o = new Object();  
    SoftReference aSoftRef = new SoftReference(o);  //软引用

**3.弱引用**

垃圾回收时，无论内存是否充足，都会回收被弱引用关联的对象，例如：

String str = new String("123456");
    WeakReference<String> weakReference = new WeakReference<>(str);
    str = weakReference.get();   //弱引用

**4.虚引用**

一个对象仅持有虚引用，那么它就和没有任何引用一样，在任何时候都可能被垃圾回收器回收，例如：

ReferenceQueue<String> queue = new ReferenceQueue<String>();  
    PhantomReference<String> pr = new PhantomReference<String>(new String("hello"), queue);  
    System.out.println(pr.get());   //虚引用

### JVM调优 ###

1.分析GC日志，定位问题原因

2.调优时尽量让对象在新生代GC时被回收、让对象在新生代多存活一段时间和不要创建过大的对象及数组避免直接在老年代创建对象

3.垃圾回收（System.gc()）不要手动触发，尽量依靠JVM自身的机制

4.调优手段主要是通过控制堆内存的各个部分的比例和GC策略来实现，下面来看看各部分比例不良设置会导致什么后果

**JVM常见配置**

//堆设置
    -Xms:初始堆大小
    
    -Xmx:最大堆大小
    
    -XX:NewSize=n:设置年轻代大小
    
    -XX:NewRatio=n:设置年轻代和年老代的比值。如:为3，表示年轻代与年老代比值为1：3，年轻代占整个年轻代年老代和的1/4
    
    -XX:SurvivorRatio=n:年轻代中Eden区与两个Survivor区的比值。注意Survivor区有两个。如：3，表示Eden：Survivor=3：2，一个Survivor区占整个年轻代的1/5
    
    -XX:MaxPermSize=n:设置持久代大小
    
    
    //收集器设置
    -XX:+UseSerialGC:设置串行收集器
    
    -XX:+UseParallelGC:设置并行收集器
    
    -XX:+UseParalledlOldGC:设置并行年老代收集器
    
    -XX:+UseConcMarkSweepGC:设置并发收集器
    
    
    //并行收集器设置
    -XX:ParallelGCThreads=n:设置并行收集器收集时使用的CPU数。并行收集线程数。
    
    -XX:MaxGCPauseMillis=n:设置并行收集最大暂停时间
    
    -XX:GCTimeRatio=n:设置垃圾回收时间占程序运行时间的百分比。公式为1/(1+n)
    
    -XX:+CMSIncrementalMode:设置为增量模式。适用于单CPU情况。
    
    -XX:ParallelGCThreads=n:设置并发收集器年轻代收集方式为并行收集时，使用的CPU数。并行收集线程数。
    
    
    //垃圾回收统计信息
    -XX:+PrintGC
    
    -XX:+PrintGCDetails
    
    -XX:+PrintGCTimeStamps
    
    -Xloggc:filename

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