# 技术栈知识点巩固——Jvm

Posted MarlonBrando1998

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了# 技术栈知识点巩固——Jvm相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

什么是字节码？采用字节码的最大好处是什么？什么Java是虚拟机？
  • java源代码通过虚拟机编译器编译后产生的文件.class文件，他不面向任何特定的处理器，直面向虚拟机。
  • 一次编译到处运行。
  • Java虚拟机屏蔽了与具体操作系统平台相关的信息，使得Java程序只需生成在Java虚拟机上运行的目标代码字节码，就可以在多种平台上不加修改地运行。
字节码的编译过程
JVM怎么判断对象是可回收对象？有哪些方法。
引用计数法
  • 给对象添加一个引用计数器，当有一个地方引用它，计数器值加 1；当引用失效时，计数器值减 1。任何时刻计数器值为 0 表示这个对象可以被回收了。
  • 效率高，实现简单，无法解决循环引用。
可达性分析
  • 从根节点到对象没有可达的路径。
JVM的内存结构，新生代与老年代的比例，Eden和Survivor比例。
新生代和老年代

图片来自：https://www.cnblogs.com/liuqing576598117/p/10277053.html

jvm 内存结构

类加载器，可以打破双亲委派么，怎么打破
  • 类加载器见博客：https://blog.csdn.net/qq_37248504/article/details/116764112
  • 在Tomcat中，就打破了双亲委派机制，否则多个webapp类依赖容易产生冲突，如果awebapp依赖了spring4 ，bwebapp依赖了spring5，而spring在包路径和命名都有很大的相似，但是功能实现差别却又很大，所以必须进行隔离各自webapp进行单独加载。
JVM内存为什么要分成新生代，老年代，持久代
  • 对象的存活所时间是不一样的。
  • 为了更好的进行垃圾回收。不同的区进行不同的垃圾回收机制，提高效率。
新生代中为什么要分为Eden和Survivor
  • 如果没有Survivor区，那么Eden每次满了清理垃圾，存活的对象被迁移到老年区，老年区满了，就会触发Full GC，Full GC是非常耗时的。
  • Jvm优化主要就是增加Minor Gc减少FullGc。
JVM 出现 FullGC 很频繁，怎么去线上排查问题？
原因
  • 程序执行了System.gc() 有可能触发FullGC。
  • 老年代空间不足。
  • 方法区空间不足。
解决方法
  • 通过Jvm参数获取堆快照
# 生成内存快照文件
-XX:HeapDumpBeforeFullGC
-XX:HeapDumpPath=保存dump文件的文件绝对路径
  • 通过Jdk自带的工具
# 导出内存dump文件
jmap -F -dump:live,file=jmap.hprof [PID] 
# 把dump文件从线上主机下载到本地
scp local_file remote_ip:remote_file
  • 生成内存快照，分析内存快照。
JVM中一次完整的GC流程是怎样的，对象如何晋升到老年代
说说你知道的几种主要的JVM参数。
  • Xms：最小堆内存
  • Xmx：堆的最大内存
  • Xmn：新生代内存
Java对象的创建过程
  • 类的生命周期可见：https://blog.csdn.net/qq_37248504/article/details/106302662
  • JVM首先会检查相关类型是否已经加载并初始化，如果没有，则JVM立即进行加载并调用类构造器完成类的初始化。在类初始化过程中或初始化完毕后，根据具体情况才会去对类进行实例化。
类初始化顺序
  • 父类静态变量、静态初始化块
  • 子类静静态变量、静态初始化块
  • 父类初始化块、构造方法
  • 子类初始化块、构造方法
Jvm参数配置
常用参数
-Xms:初始堆大小(最小堆)。
-Xmx:最大堆大小。
-Xmn:年轻代大小（Sun官方推荐配置为整个堆的3/8）。
-Xss:每个线程的堆大小（在相同物理内存下，减小这个值能生成更多的线程）。
-Xms  和 -Xmx  设置成一致的值可以避免堆自动扩展。
JVM内存大小 = 年轻代大小 + 老年代大小 + 持久代大小（perm）。
G1和cms区别
G1
  • G1收集器收集范围是老年代和新生代。不需要结合其他收集器使用。
  • 可预测垃圾回收停顿时间。
  • 使用标记整理算法，降低内存空间碎片。
Cms
  • CMS收集器是老年代的收集器，可以配合新生代的Serial和ParNew收集器一起使用。
  • 使用标记清除算法，容易产生内存碎片。
打出线程栈信息
  • 找出服务进程id：ps -ef|grep java
sudo -u admin jstack pid  > jstack.txt
类加载的执行过程
对象的访问定位有哪两种方式?
User user = new User();
  • user表示一个本地引用，存储在栈的本地变量表中，表示一个引用类型的数据。
  • new User()作为实例对象放在堆中，Java堆中存放了对象的类型、方法等信息。
使用句柄

直接指针
  • 图片来自：https://www.jianshu.com/p/8580ab50e261
jvm 调优的工具
JVM垃圾回收机制，何时触发MinorGC等操作呢？
  • MinorGC：新生代GC，对象优先在 eden 创建并区分配内存，当 eden 区内存无法为一个新对象分配内存时，就会触发 MinorGC
  • FullGc：老年代GC，jvm调优主要是尽可能增加MinorGC减少FullGc
对象什么时候会进入老年代？
  • 对象年龄达到一定的大小 ,就会离开年轻代， 进入老年代。
  • 若对象体积太大, 新生代无法容纳这个对象。
内存泄漏和内存溢出区别？
内存泄漏
  • 程序在申请内存后，无法释放已申请的内存空间就造成了内存泄漏，内存泄漏堆积后的后果就是内存溢出。
  • 对象被引用，无法回收。例如没有关闭流、集合没有清空
内存溢出
  • 指程序申请内存时，没有足够的内存供申请者使用。
  • 例如 从数据库中查出大量数据、创建大量的对象没有回收。
什么情况下会发生栈内存溢出。什么时候发生堆溢出？你是怎么排错的？
栈溢出
  • 方法不能存栈帧中弹出，例如递归调用死循环。
堆溢出
  • 创建大量的对象后，没有进行垃圾回收。
排错方法
  • 生成内存快照文件，分析快照文件。
  • 查看程序输出的日志文件。
tomcat类加载机制
  • Tomcat的类加载机制是违反了双亲委托原则的，对于一些未加载的非基础类(Object,String等)，各个web应用自己的类加载器(WebAppClassLoader)会优先加载，加载不到时再交给commonClassLoader走双亲委托。
  • 图片来源：https://www.cnblogs.com/aspirant/p/8991830.html

JIT
  • JIT即时编译：在运行时候将字节码翻译为机器码。
  • C1（Client）：编译速度块，优化方式比较保守。
  • C2（server）：编译速度慢，优化方式比较激进。
  • C1+C2（分层编译）：在开始阶段采用C1编译，当代码运行到一定热度之后采用G2重新编译。
逃逸分析技术
  • 在编程语言的编译优化原理中，分析指针动态范围的方法称之为逃逸分析。
  • 方法逃逸：对象作为参数进行传递。
  • 线程逃逸：类变量、实例变量被不同的线程访问。
调用System.gc()会发生什么?
  • System.gc()：告诉垃圾收集器打算进行垃圾收集，而垃圾收集器进不进行收集是不确定的。
  • System.runFinalization()： 强制调用已经失去引用的对象的finalize方法。
MinorGC条件FullGC条件
  • 老年代最大的可用连续空间是否大于新生代的所有对象总空间，如果大于则执行MinorGC
  • 老年代空间不足触发FullGC
System.gc()和Runtime.gc()会做什么事情？
  • System.gc()
public static void gc() {
    Runtime.getRuntime().gc();
}

  • Runtime.gc()

  • 调用了System.gc()或者Runtime.gc()只是告诉虚拟机可以gc了，但是什么时候gc依然由虚拟机自身决定，调用之后是否回收资源是由虚拟机自身控制的，这个方法仅仅只是告诉他可以gc了，gc有一系列复杂的机制，至于它什么时候gc由这些机制决定。

主内存与工作内存
  • 主内存是所有的线程所共享的，工作内存是每个线程自己有一个。

内存间交互操作

​ Java内存模型将内存分为工内存和主内存，变量从主内存拷贝到工作内存的过程中，java内存模型定义了8中操作完成。

  • 锁定lock：锁定主内存中的变量，将变量表示为一个线程独占的状态。
  • 解锁 unlock：释放主内存中锁定的变量，释放的变量被其他的线程使用
  • 读取 read：将主内存中的变量传输到线程工作内存中。
  • 载入load：将read的变量放到工作内存的共享变量副本中。
  • 使用use：把工作内存中一个变量的值传递给执行引擎。
  • 赋值assign：把一个从执行引擎接收的值赋给工作内存的变量。
  • 存储store：把工作内存中一个变量的值传送到主内存中，以便随 后的write操作使用。
  • 写入write：把store操作从工作内存中得到的变量的值放入主内存的 变量中。
volatile 禁止内存重排序
指令重排序
  • 所谓指令重排序，是指计算机在执行程序时，为了提高性能，编译器和处理器常常会对指令进行重排。指令重排必须保证最终执行结果和代码顺序执行结果一致。
  • 在单线程中不会有问题，但是在多线程环境下会出问题。
public void test(){
    // a b c 通过指令重排 执行的顺序不一定
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = a+4;
    int d = a*a;
}
  • volatile 规定禁止指令重排，从而保证数据的一致性。
内存模型三大特性
原子性
  • 通过synchronized关键字定义同步代码块或者同步方法保障原子性。
  • 通过Lock保证原子性。
  • 通过Atomic类型进行原子操作。
可见性
  • volatile：保证新值能立即同步到主内存，每次使用前立即从主内存中刷新。
  • synchronized：synchronized关键字在释放锁之前，必须先把此变量同步回主内存中。
  • final：final修饰的变量，一旦完成初始化，就不能改变。
有序性
  • volatile 规定禁止指令重排，从而保证数据的一致性。
  • synchronized：某一时刻只有一个线程访问资源。
谈谈先行发生原则
  • 先行发生原则是判断数据是否存在竞争、线程是否安全的主要依据。
  • 先行发生是Java内存，模型中定义的两项操作之间的偏序关系，如果操作A先行发生于操作B，那么操作A产生的影响能够被操作B观察到。
JVM 为什么使用元空间替换了永久代？

  • 在Java7及以前的版本，是存在永久代的。在Java7版本时，永久代已经发生了悄悄的变化。等到Java8时，彻底废弃了永久代，由元空间替换。

  • 永久代是 HotSpotVM 对方法区的实现，JDK 8 将其移除。

  • 类及方法的信息等比较难确定其大小，因此对于永久代的大小指定比较困难，太小容易出现永久代溢出，太大则容易导致老年代溢出。

  • 永久代会为 GC 带来不必要的复杂度，并且回收效率偏低。

  • 将 HotSpot 与 JRockit 进行整合，JRockit 是没有永久代的。

  • 图片来自：https://blog.csdn.net/qq_33591903/article/details/105634782

是堆中的永久代(Perm Gen space)
  • JVM内存划分为堆内存和非堆内存，堆内存分为年轻代、老年代，非堆内存就一个永久代。
  • 堆内存：存放的是对象，垃圾收集器就是收集这些对象，然后根据GC算法回收。
  • 非堆内存：永久代，也称为方法区，存储程序运行时长期存活的对象，比如类的元数据、方法、常量、属性等。
  • 一般设置为128M就足够。
JVM的永久代中会发生垃圾回收么？
  • 会，当永久代满了会触发Full GC
MinorGC 的过程
  • 新创建的对象分配到Eden区，S0、S1为空。
  • 当Eden区满了的时候，minor garbage 被触发。
  • 经过扫描标记，存货的对象复制到S0不存活的对象被回收。
  • 当Eden 和S0区空间满了，S0的所有的数据都被复制到S1，对象的年龄+1。
  • 经过几次MinorGC之后，当存活对象的年龄达到一个阈值之后，就会被从年轻代Promotion到老年代。
  • MinorGC一次又一次的进行，不断会有新的对象被promote到老年代。
解释 Java 堆空间及 GC
  • Java程序在启动的时候，会分配内存，程序中的对象创建的时候，从堆空间中分配内存。
  • Gc是Jvm内部的一个进程，回收无效的对象用于将来的分配。
能保证 GC 执行吗？

  • 不能，虽然你可以调用 System.gc() 或者 Runtime.gc()，但是没有办法保证 GC

    的执行，Java内存回收的工作由Jvm自动操作。

WeakHashMap 是怎么工作的？
  • WeakHashMap使用的是弱引用，因此它的对象可能被随时回收。更直观的说，当使用 WeakHashMap 时，即使没有删除任何元素，它的尺寸、get方法也可能不一样。
@Test
public void testWeakHashMap() {
    WeakHashMap<String, String> map = new WeakHashMap<>();
    map.put("key_one", "test");
    map.put("key_two", "test");
    map.put("key_three", "test");
}
垃圾收集器，各自的优缺点
Stop The World 了解过吗？
  • 在垃圾回收过程中经常涉及到对对象的挪动（比如对象在Survivor 0和Survivor 1之间的复制），进而导致需要对对象引用进行更新。为了保证引用更新的正确性，Java将暂停所有其他的线程，这种情况被称为Stop-The-World
如何避免OOM
  • 使用轻量的数据结构，例如使用StringBuilder拼接字符串
  • 不用的对象因该立马释放，关闭不用的流
  • 使用软引用
JVM调优思路?如何确定它们的大小呢？
调优目标
  • 延迟：GC低停顿和GC低频率
  • 低内存占用
  • 高吞吐量
调优步骤
  • 分析GC日志快照文件，判断是否需要优化
  • 确定JVM调优参数
  • 对比观察调优前后的差异
  • 不断的分析和调整，直到找到合适的JVM参数配置

以上是关于# 技术栈知识点巩固——Jvm的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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