深入理解JVM之知识体系

Posted 2021-08-21 益达学长

一.JVM知识体系组成

1.JVM内存区域

(1)组成部分

(2)各部分的作用

2.JVM内存溢出

(1)内存溢出

(2)栈溢出

(3)内存区域与溢出的关联

3.垃圾回收机制

(1)对象存活状态判断

(2)垃圾收集算法

(3)垃圾收集器

(4)垃圾回收过程

4.类加载

(1)类的生命周期

(2)类加载器

5.性能调优

(1)常见问题

(2)解决方案

(3)调优工具

(4)调优参考数据

二.JVM知识相关基础

1.JVM内存区域(组成部分及其作用)

(1)线程共享部分

a.Java堆

JVM管理内存中最大的一块;主要存放对象实例以及数组

b.方法区

存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量以及即时编译器编译后的代码等数据

(2)线程私有部分

c.虚拟机栈

线程私有，生命周期与线程一致，即线程活虚拟机栈活，线程亡虚拟机栈亡；与Java方法过程相关，即java方法的进入与退出，代表着栈帧的进栈与出栈；栈帧主要存储局部变量表、操作数栈、动态链接、出口信息等

d.本地方法栈

与虚拟机栈类似，主要区别在于，本地方法栈与native方法相关

e.程序计数器

内存空间小；如果线程执行的为java方法，则存储的为正在执行虚拟机字节码指令的地址，如果为Native方法，则为undefined；分支、循环、调整，异常处理、线程恢复等处理都依赖于程序计数器

2.JVM内存溢出

（1）程序计数器

此部分是唯一一个在JVM规范里没有定义OutOfMemoryError异常的区域

（2）虚拟机栈

StackOverflowError：当线程请求的栈超出了虚拟机的深度；

OutOfMemoryError：如果虚拟机可以动态扩展，当扩展时无法申请足够的内存

（3）本地方法栈

类似虚拟机栈

（4）Java堆

OutOfMemoryError：当堆中没有内存完成实例分配并且也无法拓展时

（5）方法区

OutOfMemoryError：运行时常量池为方法区中的一部分，存储的是字面量和符号引用，内存有限当无法申请时

3.垃圾回收机制

(1)对象存活状态判断

a.引用计数器，但是无法解决循环引用的问题；

b.可达性分析法。如果到GC Roots存在路径即引用链则为可活对象，若没有则认为该对象为不可用

补充知识：

a.四种引用

b.finalize()方法

(2)垃圾收集算法（回收理论）

a.标记-清除算法

效率低；会产生大量不连续的内存碎片

b.复制算法（新生代）

存活率高时，复制效率较低

c.标记-整理算法（老生代）

先进行标记清除，让所有的存活对象往一端移动，最后清除边界以为的内存

(3)垃圾收集器（回收实践）

新生代：

a.Serial

单线程

b.Partnew

多线程并行

c.Parallel Scavenge

多线程并行

老生代：

a.CMS

最短回收停顿时间，标记清除

b.Serial Old

单线程，标记整理

c.Parallel Old

多线程，标记整理

(4)垃圾回收过程

判断对象是否死亡->运用垃圾回收算法进行回收

4.类加载

(1)类的生命周期

a.加载

先根据一个类的全限定类名来获取到它的二进制字节流->再将此二进制字节流代表的静态存储结构转换为方法区的运行时数据结构->最后在内存中生成该类对应的java.lang.class对象，作为方法区的该类各种数据的访问入口

b.连接

验证：进行文件格式、元数据、字节码以及符号引用等验证

准备：为类变量分配内存并设置初始值

解析：将符号引用转化为直接引用

c.初始化

调用初始化方法，进行初始化类变量、静态代码块等

d.使用

e.卸载

(2)类加载器

a.启动类加载器（c++实现，为虚拟机的一部分）

加载 lib 下或被 -Xbootclasspath 路径下的类

b.扩展类加载器

加载 lib/ext 或者被 java.ext.dirs 系统变量所指定的路径下的类

c.应用程序类加载器

ClassLoader负责，加载用户路径上所指定的类库。

d.自定义类加载器

补充：

双亲委派模型：指当一个类加载器收到一个类加载的请求时，首先它自己不会主动去加载，而是通知它的父类去加载，当父类无法完成时子类才会尝试去加载

5.性能调优（此部分待补充）