JVM知识点

Love The Way You Lie 2022-10-05 01:56 299阅读 0赞

**类加载的过程：加载->连接（验证，准备，解析）->初始化->使用->卸载**

**加载：查找并加载类文件的二进制数据**

**连接：将已经读入内存的类的二进制数据合并到JVM运行时环境中去，包含以下几个步骤：1）验证：确保被加载的类的正确性 2）准备：为类的静态变量分配内存并初始化他们 3）解析：把常量池中的符号引用转换成直接引用**

**初始化：为类的静态变量赋初始值**

**类加载要完成的功能**

1.通过类的全限定名来获取该类的二进制字节流

2.把二进制字节流转化为方法区的运行时数据结构

3.在堆上创建一个java.lang.Class对象（对象.getClass()），用来封装类在方法区内的数据结构，并向外提供了访问方法区内数据结构的接口

**加载类的方式**

1.最常见的方式：本地文件系统中加载，从jar等归档文件中加载

2.动态的方式：将java源文件动态编译成class

3.其他方式：网络下载，从专有数据库中加载等等

**类加载器**

**java虚拟机自带的加载器包括以下几种：**

**1.启动类加载器BootstrapClassLoader**

**2.扩展类加载器ExtensionClassLoader  (jdk9之后是平台类加载器PlatformClassLoader)**

**3.应用程序类加载器AppClassLoader (我们写的类就是它来加载的)**

**4.用户自定义的加载器，是java.lang.ClassLoader的子类，用户可以定制类的加载方式，自定义类加载器的加载顺序是在所有系统类加载器的后面**

**类加载器的关系**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

**类加载器说明**

1.启动类加载器：用于加载启动的基础模块类，比如：java.base ,java.management ,java.xml等等。启动类加载器不允许被改变和使用，String.getClass().getClassLoader()=null,返回的是null

2.平台类加载器：用于加载一些平台相关的模块，比如：java.scripting ,java.compiler\* ,java.corba\* 等等

3.应用程序类加载器：用于加载应用级别的模块，比如：jdk.compiler ,jdk.jartool ,jdk.jshell等等，还加载classpath路径中的所有类库

4.java程序不能直接引用启动类加载器，直接设置classLoader为null，默认就使用启动类加载器

5.类加载器并不需要等到某个类“首次主动使用”的时候才加载它，jvm规范允许类加载器在预料到某个类将要被使用的时候就预先加载它

6.如果在加载的时候.class文件缺失，会在该类首次主动使用时报LinkageError错误，如果一直没被使用就不会报错

**双亲委派模型**

JVM中的ClassLoader通常采用双亲委派模型，要求除了启动类加载器外，其余的类加载器都要有父级加载器。这里的父子关系是组合而不是继承,工作过程如下：

1.一个类加载器收到类加载请求后，首先搜索它的内建加载器定义的所有“具名模块”

2.如果找到了合适的模块定义，将会使用该加载器来加载

3.如果class没有在这些加载器定义的具名模块中找到，那么将会委托给父级加载器，直到启动类加载器

4.如果父级加载器也不能完成加载请求，比如在它的搜索路径下找不到这个类，那么子类加载器才来加载

5.在类路径下找到的类将成为这些加载器的无名模块

**双亲委派模型说明**

**1.双亲委派模型对于保证java程序的稳定运行很重要**

①避免同样的字节码重复加载

②出于安全性考虑,防止javaAPI中的类被随意替换

2.实现双亲委派的代码在java.lang.ClassLoader的loadClass()方法中，如果自定义类加载器的话，推荐覆盖实现findClass()方法

3.如果有一个类加载器能加载某个类，称为定义类加载器，所有能成功返回该类的Class的类加载器都被称为初始类加载器

4.如果没有指定父加载器，默认就是启动类加载器

5.每个类加载器都有自己的命名空间，命名空间由该加载器及其所有父加载器所加载的类构成，不同的命名空间，可以出现类的全限定名相同的情况

6.运行时包由同一个类加载器的类构成，决定两个类是否属于同一个运行时包，不仅要看全限定名是否一样，还要看定义类加载器是否相同。只有属于同一个运行时包的类才能实现相互包内可见

**破坏双亲委派模型**

1.双亲委派模型有个问题：父加载器无法向下识别子加载器加载的资源

2.为了解决这个问题，引入了线程上下文类加载器，可以通过Thread的setContentClassLoader()进行设置

java.sql.DriverManager源码

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

3.另外一种典型的情况就是实现热替换，比如OSGI的模块化热部署，它的类加载器就不是严格按照双亲委派模型，可能在平级的类加载器中执行了

**类连接主要验证的内容**

1.类文件结构检查：按照JVM规范规定的类文件结构进行

2.元数据验证：对字节码描述的信息进行语义分析，保证其符合java语言规范要求

3.字节码验证：通过对数据流和控制流进行分析，确保程序语义是合法和符合逻辑的。这里主要对方法体进行校验

4.符号引用验证：对类自身以外的信息，也就是常量池中的各种符号引用，进行匹配校验

**类连接中的解析**

所谓解析就是把常量池中的符号引用转换成直接引用发的过程

符号引用：以一组无歧义的符号来描述所引用的目标，与虚拟机的实现无关

直接引用：直接指向目标的指针、相对偏移量、或是能间接定位到目标的句柄，和虚拟机的实现相关

主要针对：类、接口、字段、类方法、接口方法、方法类型、方法句柄、调用点限定符

**类的初始化**

类的初始化就是为类的静态变量赋初始值，或者说是执行类构造器<init>方法的过程 （不是实例构造器方法）

1)如果类还没有加载和连接，就先加载和连接

2)如果类存在父类，且父类没有初始化，就先初始化父类

3)如果类中存在初始化语句，就依次执行这些初始化语句

4)如果是接口：

a.初始化一个类的时候，并不会先初始化它实现的接口

b.初始化一个接口时，并不会初始化它的父接口

c.只有当程序首次使用接口里面的变量或者调用接口的方法时，才会初始化接口

5)调用ClassLoader类的loadClass方法来加载类的时候，并不会初始化这个类，加载类不是对类的主动使用

**类的初始化时机**

java程序对类的使用分为主动使用和被动使用。JVM在每个类或接口“首次主动使用”时才初始化他们；被动使用类不会导致类的初始化。

主动使用的情况：

a.创建类实例

b.访问某个类或接口的静态变量

c.调用类的静态方法

d.反射某个类

e.初始化某个类的子类，而父类还没有初始化

f.JVM启动的时候运行的主类

g.定义了default方法的接口，当接口的实现类初始化时

被动使用的情况：

1.通过子类去调用父类的静态变量 。例如MyChidl.parentStr，不会初始化子类，会初始化父类

2.数组的方式。例如MyChild\[\] mcs = new MyChild\[2\]，不会初始化类

3.访问常量也不会初始化类。例如public static final String childStr = "now in child!"

**类的初始化机制和顺序**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

**类的卸载**

当代表一个类的Class对象不在被引用，那么Class对象的生命周期就结束了，对应的在方法区中的数据也会被卸载

JVM自带的类加载器加载的类。是不会卸载的。由用户自定义的类加载器加载的类是可以卸载的

**JVM内存分配基础**

**JVM的简化架构**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

运行时数据区：包括方法区、虚拟机栈、本地方法栈、堆、程序计数器（PC寄存器）

PC寄存器：

1.每个线程都拥有一个PC寄存器，是线程私有的，用来存储指向下一条指令的地址，也可以看着是当前程序所执行的字节码的行号指示器，也可以看着是程序流的指示器

2.在创建线程的时候创建相应的PC寄存器

3.执行本地方法(执行JNI方法)时，PC寄存器的值为undefined

4.是一块比较小的内存空间，是唯一一个在JVM规范中没有规定OutOfMemoryError的内存区域，不会内存溢出

java栈

1.栈由一系列帧组成，是线程私有的

2.帧用来保存一个方法的局部变量表、操作数栈（java没有寄存器，所有参数传递使用操作数栈）、常量池指针、动态链接、方法返回值等

3.每一次方法调用创建一个帧，并压栈，退出方法的时候，修改栈顶指针就可以把栈桢中的内容销毁

4.局部变量表存放了编译期可知的各种基本数据类型和引用类型，每个slot（插槽）存放32位的数据，long、double占两个槽位

5.栈的优点：存取速度比堆块，仅次于寄存器

6.栈的缺点：存在栈中的数据大小、生命周期是在编译期决定的，缺乏灵活性

java堆

用来存放应用系统创建的对象和数组，所有线程共享java堆

GC主要管理堆空间

堆的优点：运行期动态分配内存大小，自动进行垃圾回收

堆的缺点：效率相对较慢

方法区

方法区是线程共享的，用来保存类的结构信息（运行时的常量池、静态变量、常量、类元信息）

通常和元空间关联在一起，具体跟JVM的实现和版本有关

JVM规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但它有一个别名Non-heap（非堆），是为了与java堆区分开

运行时常量池

是Class文件中每个类或接口的常量池表，在运行期间的表示形式，通过包括：类的版本，字段、方法、接口等信息

在方法区中分配

通常在加载类或接口到JVM中后，就创建相应的运行时常量池

本地方法栈

在JVM中用来支持native方法执行的栈就是本地方法栈。是线程私有的

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

**Java堆内存概述**

java堆用来存放应用系统创建的对象和数组，所有线程共享java堆

java堆是在运行期动态分配内存大小，自动进行垃圾回收

java垃圾回收主要就是回收堆内存，对分代GC来说，堆也是分代的

**java堆的结构**

![20210606225058350.png][]

1. 新生代用来存放新分配的对象；新生代中经过垃圾回收，没有被回收掉的对象，被复制到老年代

2.老年代存储的对象比新生代存储的对象的年龄大的多

3.老年代存储一些大对象，大对象会直接分配到老年代

4.整个堆的大小=新生代+老年代

5.新生代=Eden去+存活区（Survivor）

6.从JDK8开始去掉了持久代（用来存放Class、Method等元信息的区域），取而代之的是元空间（MetaSpace），元空间并不在虚拟机里面，而是直接使用本地内存

**对象的内存布局**

对象在内存中存储的布局（以HotSpot虚拟机为例）分为：对象头，实例数据和对齐填充

1.对象头，包括两部分

（1）Mark Word：存储对象自身的运行数据，如：HashCode、GC分代年龄、锁状态标志等

（2）类型指针：指向它的类元信息（在方法区）的指针

2.实例数据：真正存放对象实例数据的地方

3.对齐填充：这部分不一定存在，也没有特别的含义，仅仅是占位符。因为HotSpot要求对象起始地址都是8字节的整数倍，如果不是，就对齐

**对象的访问定位**

.对象的访问定位：在JVM规范中只规范了reference类型是一个指向对象的引用，但没有规定这个引用具体如何去定位、访问堆中对象的具体位置

因此对象的访问方式取决于JVM的实现，目前主流的有：使用句柄或使用指针两张方式

1.使用句柄：Java堆中会划分出一块内存来作为句柄池，reference中存储句柄的地址，句柄中存储对象实例数据和类元数据的地址

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

2.使用指针：java堆中存放访问类元数据的地址，reference存储的是对象实例数据的地址

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 6][]

**Java内存分配参数**

**Trace跟踪参数 (版本jdk9+)**

打印GC的简要信息：-Xlog:gc

打印GC详细信息：-Xlog:gc\*

指定GC log的位置，以文件输出：-Xlog:gc:garbage-collection.log

每一次GC后，都打印堆信息：-Xlog:gc+heap=debug

**Java堆的参数**

\-Xms：堆的大小，默认为物理内存的1/64

\-Xmx：堆的最大值，默认为物理内存的1/4

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 8][]

建议-Xms和-Xmx设置相等，避免每次GC后调整堆的大小，减少系统内存分配的开销

\-Xmn：新生代的大小，默认整个堆的3/8  （JDK8是1/3）

设置垃圾回收器 -XX:+UseConcMarkSweepGC 使用CMS垃圾收集器  -XX:+UseG1GC 使用G1收集器

\-XX:+UseConcMarkSweepGC -Xms10m -Xmx10m -Xmn3m -Xlog:gc

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 9][]

保存GC日志

\-XX:+UseConcMarkSweepGC -Xms10m -Xmx10m -Xmn3m -Xlog:gc+heap=debug:logs/mygc.log -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

\-XX:NewRatio：老年代与新生代的比值。如果设置Xms=Xmx，且设置了Xmn的情况下，该参数不用设置

\-XX:SurvivorRatio：Eden区和Survivor区的大小比值

\-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError：OOM时导出堆文件

\-XX:+HeapDumpPath：导出OOM的路径

\-XX:OnOutOfMemoryError：在OOM时，执行一个脚本

**Java栈的参数**

\-Xss：通常只有几百k，决定了函数调用的深度

元空间的参数

\-XX:MetaspaceSize：元空间初始大小

\-XX:MaxMetaspaceSize：最大空间，默认没有限制

\-XX:MinMetaspaceFreeRatio：在GC之后，最小的Metaspace剩余空间容量的百分比

\-XX:MaxMetaspaceFreeRatio：在GC之后，最大的Metaspace剩余空间容量的百分比

**字节码执行引擎**

**概述**

JVM的字节码执行引擎，功能就是输入字节码文件，然后对字节码进行解析并处理，最后输出执行结果

实现方式有通过解释器直接解释字节码文件，或者是通过即时编译器产生本地代码，也就是编译执行，当然也可能两者皆有

**栈桢概述**

栈桢是用于支持JVM方法调用和方法执行的数据结构

栈桢随着方法的调用而创建，随着方法结束而销毁

栈桢里面存储了方法的局部表里表、操作数栈、动态链接、方法返回地址等信息

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 10][]

局部变量表：用来存放方法参数和方法内部定义的局部变量的存储空间

1.以变量槽slot为单位，一个slot槽存放32位以内的数据类型

2.对于64位的数据占2个slot

3.对于实例方法，第0位slot存放的是this，然后从1到n，依次分配给参数列表。静态方法是从0开始

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 11][]

4.然后根据方法体内部定义的变量顺序和作用域来分配slot

5.slot是复用的，以节省栈桢的空间，这种设计可能会影响到系统的垃圾收集行为

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 12][]

**操作数栈**

操作数栈：用来存放方法运行期间，各个指令操作的数据

1.操作数栈中元素的数据类型必须和字节码指令的顺序严格匹配

2.虚拟机在实现栈桢的时候可能会做一些优化，让两个栈桢出现部分重叠区域，以存放公用数据

**动态链接**

动态链接：每个栈桢持有一个指向运行时常量池中该栈桢所属方法的引用，以支持方法调用过程的动态链接

1.静态解析：类加载的时候，符号引用转换成直接引用

2.动态链接：运行期间转化为直接引用

方法返回地址

方法返回地址：方法执行后返回的地址

方法调用

方法调用：就是确定具体调用哪一个方法，不涉及方法内部的执行过程

1.部分方法是直接在类加载的解析阶段，就确定了直接引用关系

2.但是对于实例方法，也称虚方法，因为重载和多态，需要运行期动态委派

分派

分派：分为静态太分派和动态分派

1.静态分派：所有依赖静态类型来定位方法执行版本的分派方式，比如：重载方法

2.动态分派：根据运行期的实际类型来定位方法执行版本的分派方式，比如：覆盖方法、接口的实现

单分派和多分派：就是按照分派思考的维度，多余一个的就算多分派，只有一个的称为单分派

如何执行方法中的字节码指令：JVM通过基于栈的字节码解释执行引擎来执行指令，JVM的指令集也是基于栈的

**垃圾回收概述**

什么是垃圾：简单说就是内存中已经不再使用的内存空间就是垃圾

**引用计数算法：给对象添加一个引用计数器，有访问就加1，引用失效就减1**

**优点：失效简单，效率高；缺点：不能解决对象之间循环引用的问题**

**可达性分析算法（根搜索算法）：从根节点向下搜索对象节点，搜索走过的路径称为引用链，当一个对象到根之间没有连通的话，则该对象不可用**

**可作为GC Roots的对象包括：虚拟机栈（栈桢局部变量）中引用的对象、方法区类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引用的对象**

HotSpot使用了一组叫做OopMap的数据结构达到准确式GC的目的

在OopMap的协助下，JVM可以很快的做完GC Roots枚举。但是JVM并没有为每条指令生成一个OopMap

记录OopMap的这些“特定位置”被称为安全点，即当前线程执行到安全点后才允许暂停进行GC

如果一段代码中，对象引用关系不会发生变化，这个区域中任何地方开始GC都是安全的，这个区域称为安全区域

**引用分类**

强引用：new出来的对象，Object a = new A()，不会被回收

软引用：还有用但不必须的对象，内存不够时才会回收掉。用SoftReference来表示

弱引用：非必须对象，发生GC一定会被回收掉。用WeakReference来表示

虚引用：也叫幽灵引用或幻影引用，是最弱的引用，GC时会回收掉。用PhantomReference来表示

跨代引用

跨代引用：一个代中的对象引用另一个代中的对象

跨代引用假说：跨代引用相对于同代引用来说只是极少数

隐含推论：存在相互引用关系的两个对象，是应该倾向于同时生存或同时消亡的

记忆集

记忆集：一种用于记录从非收集区域向收集区域的指针集合的抽象数据结构

写屏障

写屏障可以看着是JVM对“引用类型字段赋值”这个动作的AOP

**判断是否垃圾的步骤**

**1.根搜索算法判断不可用**

**2.看是否有必要执行finalize()方法（在该方法中对象能自救，但是不建议覆盖finailze方法）**

**3.两个步骤执行完对象仍然没有被使用，就属于垃圾**

**GC类型**

**MinorGC/YoungGC：发生在新生代的收集动作**

**MajorGC/OldGC：发生在老年代的GC，目前只有CMS收集器会有单独收集老年代的行为**

**MixedGC：收集整个新生代及部分老年代，目前只有G1收集器会有这种行为**

**FullGC：收集整个Java堆和方法区的GC**

**Stop-The-World**

STW是Java中一种全局暂停的现象，多半由于GC引起。所谓全局停顿，就是所有java代码停止运行，native代码可以执行，但是不能和JVM交互

其危害是长时间服务停止，没有响应；对于HA系统，可能引起主备切换，严重危害生产环境

**垃圾收集类型**

**串行收集：GC单线程内存回收，会暂停所有的用户线程，比如：Serial**

**并行收集：多个GC线程并行工作，此时用户线程是暂停的，比如：Parallel**

**并发收集：用户线程和GC线程同时执行（不一定是并行，可能交替执行），不需要停顿用户线程，比如：CMS**

判断类无用的条件

JVM中该类的所有实例都已经被回收

加载该类的ClassLoader已经被回收

没有任何地方引用该类的Class对象

无法在任何地方通过反射访问这个类

**垃圾回收算法**

**标记清除算法**

**优点是简单**

**缺点是：效率不高，标记和清除的效率都不高；标记清除后会产生大量不连续的内存碎片，从而导致分配大对象时触发GC**

**复制算法**

**复制算法：把内存分成两块完全相同的区域，每次使用其中一块，当一块使用完了，就把这块上还存活的对象拷贝到另一块，然后把这块清除掉**

**优点：实现简单、运行高效，不用考虑内存碎片**

**缺点：内存浪费**

JVM实际实现中，是将新生到内存分为一块较大的Eden区和两块较小的Survivor区，每次使用Eden和一块Survivor，回收时，把存货的对象复制到另一块Survivor

HotSpot默认的Eden和Survivor比是8:1，也就是每次能用90%的新生代空间

如果Survivor空间不够，就要依赖老年代进行空间分配担保，把放不下的对象直接进入老年代

**空间分配担保**

**空间分配担保：当新生代进行垃圾回收后，新生代的存活区放置不下，那么需要把这些对象放置到老年代去的策略，也就是老年代为新生代的GC做空间分配担保，步骤如下：**

**  1.在发生MinorGC前，JVM会检测老年代的最大可用的连续空间，是否大于新生代所有对象的总空间，如果大于，可以确保MinorGC是安全的**

**  2.如果小于，那么JVM会检查是否设置了允许担保失败，如果允许，则继续检查老年代最大可用的连续空间，是否大于历次晋升到老年代对象的平均大小**

**  3.如果大于，则尝试进行MinorGC**

**  4.如果不大于，则进行FullGC**

**标记整理算法**

**标记整理算法：由于复制算法在存活对象比较多的时候，效率较低，且浪费空间，因此老年代一般不会选用复制算法，老年代多用标记整理算法**

**标记过程跟标记清除算法一样，但后续不是直接清除垃圾对象，而是让所有存活的对象向一端移动，然后直接清除边界以外的内存空间**

**垃圾收集器**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 13][]

**串行收集器**

**Serial收集器/Serial Old收集器，是一个单线程的收集器，在垃圾收集时，会Stop-The-World**

优点是简单，对于单CPU，由于没有多线程交互的开销，可能更高效，是默认的Client模式下的新生代收集器

使用-XX:UseSerialGC来开启，会使用：Serial+Seria Old的收集器组合

新生代使用复制算法，老年代使用标记整理算法

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 14][]

**并行收集器**

**ParNew收集器：使用多线程进行垃圾回收，在垃圾收集时，会Stop-The-World**

在并发能力好的CPU环境里，它停顿的时间要比串行收集器短；但对于单CPU或并发能力较弱的CPU，由于多线程的交互开销，效率可能比串行收集器更差

是Server模式下首选的新生代收集器，且能和CMS收集器配合使用

\-XX:ParallelGCThreads：指定线程数，最好和CPU核数一致

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 15][]

新生代Parallel Scavenge收集器

新生代Parallel Scavenge收集器是一个用于新生代、使用复制算法，并行收集器，配合Parallel Old使用

跟ParNew相似，但更关注吞吐量，能最高效的利用CPU，适合运行后台项目

使用-XX:+UseParallelGC来开启

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 16][]

**CMS收集器**

**CMS（Concurrent Mark and Sweep 并发标记清除）收集器分为4个步骤：**

**  1.初始标记：只标记GC Roots能直接关联到的对象，暂停用户线程**

**  2.并发标记：进行GC Roots Tracing的过程**

**  3.重新标记：修正并发标记期间，因程序运行导致标记发生变化的对象，暂停用户线程**

**  4.并发清除：并发回收垃圾对象**

在初始标记和重新标记阶段会暂停用户线程，会Stop-The-World

使用在老年代，使用标记清除算法，多线程并发收集

优点：低停顿、并发执行

缺点：并发执行，对CPU资源压力大；无法处理CMS收集器GC过程中产生的垃圾，可能导致FullGC；采用的标记清除算法会产生大量不连续的内存碎片，从而在分配大对象时可能触发FullGC

开启：-XX:+UseConcMarkSweepGC，使用ParNew + CMS + Serial Old的收集器组合，Serial Old为CMS出错的后备收集器

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 17][]

**G1收集器**

**G1（Garbage-First）收集器：是一款面向服务端应用的收集器，与其他收集器相比有如下特点：**

**  1.G1把内存划分成多个独立的区域（Region）**

**  2.G1仍采用了分代思想，保留了新生代和老年代，但它们不在是物理隔离的， 而是一部分Region的集合，且不需要Region是连续的**

**  3.G1能充分利用多CPU、多核环境听见优势，尽量缩短STW**

**  4.G1整体上采用标记-整理算法，局部是通过复制算法，不会产生内存碎片**

**  5.G1的停顿可预测，能明确指定在一个时间段内，消耗在垃圾收集上的时间不能超过多长时间**

**  6.G1跟踪各个Region里面垃圾堆的价值大小，在后台维护一个优先列表，每次根据允许的时间来回收价值最大的区域，从而保证在有限时间内的高效收集                      **

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 18][]

跟CMS类似，有分为四个阶段：

1.初始标记：只标记GC Roots能直接关联到的对象

2.并发标记：进行GC Roots Tracing的过程

3.最终标记：修正并发标记期间，因程序运行导致标记发生变化的那一部分对象

4.筛选回收：根据时间来进行最大化价值的回收

开启：-XX:+UseG1GC

**-XX:MaxGCPauseMillis=n：最大GC停顿时间，这是个软目标，JVM将尽可能（但不保证）停顿小于这个时间**

**-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=n：堆占用了多少的时间就触发GC，默认为45**

**-XX:NewRatio=n：默认为2**

**-XX:SurvivorRatio=n：默认为8**

**-XX:MaxTenuringThreshold=n：新生代到老年代的岁数，默认是15**

**-XX:G1HeapRegionSize=n：设置G1区域的大小。值是2的幂，范围是1MB到32MB。目标是根据最小的Java堆划分出约2048个区域**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 19][]

**ZGC收集器**

**ZGC收集器：JDK11加入的具有实验性质的低延迟收集器**

**ZGC的设计目标是：支持TB级内存容量，暂停时间低（<10ms），对整个程序吞吐量的影响小于15%**

**ZGC的新技术：着色指针 和 读屏障**

**GC性能指标**

吞吐量=应用代码执行的时/运行的总时间

GC负荷=GC时间/运行的总时间

暂停时间=发生STW的总时间

GC频率：一个时间段发生GC的次数

反应速度：对象成为垃圾到被回收的时间

交互式应用通常希望暂停时间越少越好

JVM内存配置原则

新生代尽可能设置大点，如果太小会导致：

1.YGC次数更加频繁

2.可能导致YGC后的对象进入老年代，如果此时老年代满了，会触发Full GC

3.对老年代，针对响应时间优先的应用：由于老年代通常采用并发收集器，因此其大小要综合考虑并发量和并发持续时间等参数

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 20][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 21][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 22][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 23][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 24][]

**锁优化之偏向锁**

偏向锁是在无竞争情况下，直接把整个同步消除了，连乐观锁都不用，从而提高性能；所谓的偏向就是偏心，即锁会偏向于当前已经占用锁的线程

只要没有竞争，获得偏向锁的线程，在将来进入同步块，也不需要做同步

当有其他的线程请求相同的锁时，偏向模式结束

如果程序中大多数锁总是被多个线程访问的时候，也就是竞争比较激烈，偏向锁会降低性能

使用-XX:+UseBiasedLocking来禁用偏向锁，默认开启

JVM中获取锁的步骤

1.会先尝试偏向锁，然后尝试轻量级锁

2.再然后尝试自旋锁

3.最好尝试普通锁，使用OS互斥量在操作系统层挂起

同步代码的基本规则

1.尽量减少锁持有的时间

2.进来减少锁的粒度

**JVM性能监控**

**命令行工具**

**jps**

**jps（JVM Process Status Tool）：主要用来输出JVM中运行的状态信息，语法格式：jps \[options\] \[hostid\]**

**jinfo**

**打印给定线程或核心文件或远程调试服务器的配置信息。语法格式：info \[option\] pid  \#pid进程号 **

**jstack**

**jstack主要用来查看某个java进程内的线程堆栈信息。语法格式：jstacj \[option\] pid**

**jmap**

**jmap用来查看堆内存使用状况，语法格式：jmap \[option\] pid**

**jstat**

**JVM统计检测工具，查看各个区内存和GC情况**

**jstated**

虚拟机的jstat的守护进程，主要用来监控JVM的创建与终止，并提供一个接口，以允许远程监视工具附加到在本地系统上允许的JVM

**jcmd**

**JVM诊断命令工具，将诊断命令请求发送到正在允许的java虚拟机，比如可以用来导出堆，查看java进程，导出线程信息，执行GC等**

**JVM图形监控工具**

**  1.jconsole**

**  jdk自带的一个用于监视java虚拟机的符号JMX的图形工具。它可以监视本地和远程的JVM，还可以监视和管理应用程序**

**  2.jmc**

**  jmc（JDK Mission Control）Java任务监控（JMC）客户端包括用于监视和管理java应用程序的工具，而不会引入通常与这些类型的工具相关联的性能开销**

**  下载地址：https://www.oracle.com/java/technologies/javase-downloads.html**

**  3.VisualVM**

**  一个图形工具，它提供有关在java虚拟机中运行的基于java技术的应用程序的详细信息**

**  java VisualVM提供内存和CPU分析，堆转储分析，内存泄漏检测，访问MBean和垃圾回收**

![20210614214810724.png][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 25][]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221005/db42ed51ee524901b633142702b7b6db.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20221005/82191584f6774a5c929d6aff5f35a69e.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20221005/5bcc398ac54140feadb18b3796acf875.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20221005/26b71c3fe7ee4119b9f5f1af26aa844c.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20221005/5c68c708b5c04910ac83db89cc962032.png
[20210606225058350.png]: /images/20221005/ec3bba1076e1497b8bb7200268c5cd99.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20221005/3684bc6c1f6e4b1b90f0190b37e8847d.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: /images/20221005/dbadaa4f91424fe0a2069f85ffb02b7d.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]: https://img-blog.csdnimg.cn/20210607201030108.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]: /images/20221005/ca6e3bfbd50548938f15d390f06d0aa2.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]: /images/20221005/4ce19131873b4d7e80b37d669215bb47.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]: /images/20221005/b2d0ad2c0be5401093806eea7c7ee9a7.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]: /images/20221005/023f3a7189d840b58dff270505ce8665.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]: /images/20221005/e7fd9fa108c34f3b8256f83666a17388.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]: /images/20221005/b07842a41e6341d990546f98093c33a1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 14]: /images/20221005/2726659a2bb244aaa20e4ed9f6ac4391.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 15]: /images/20221005/2e053d742520456293d3da60d66abf7f.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 16]: /images/20221005/f2181067703448919ccd7f40dcf57e84.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 17]: /images/20221005/2368124900384a1db28f58b3b51466db.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 18]: /images/20221005/079d1161007c4462a33a72460b144c18.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 19]: /images/20221005/01f1ddb83bae4bbfbc4d54debb9727fc.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 20]: /images/20221005/3b0c6e748cbd4d22ab470541fb749f4d.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 21]: /images/20221005/3ae029ffcfb14561ab0bc8c9cf4d208e.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 22]: /images/20221005/1671d428848e427ebc5a81b3542f05b3.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 23]: /images/20221005/13e34263981c4b3aae9c700981cbd300.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 24]: /images/20221005/48200dcb16264188b12af3da140ebcf9.png
[20210614214810724.png]: /images/20221005/52bc450c06754887862ef8b0dd985a26.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5OTQwMjA1_size_16_color_FFFFFF_t_70 25]: /images/20221005/75fb13d7119544e881cde781016c58db.png