JVM知识点总结

in

操作数栈

动态链接

本地方法栈

s0

线程B

虚拟机栈 FILO

sum

j

G1收集器和CMS的不同：1. 分区 -- 在JVM启动之初，收集器将整个堆内存分成大小相同的2000个区，区块的大小范围（1MB~32MB），因此老年代和新生代不再是物理连续的区域了，除此之外，对于大对象（大小大于region的一半）还会分配专门的区域H区。2. Minor GC -- 同样使用复制算法，将Eden区和Survivor区的对象复制到新的Survivor区域3. Major GC四个阶段 a) Initial Mark初始标记阶段：与CMS相似，在此阶段标记roots对象和第一层可达对象外。但G1的Initial Mark阶段是和Minor GC一同发生的，不用像CMS那样单独暂停应用程序。也就是说GC触发Minor GC时会将老年代的Initial Mark一并做了 b) Concurrent Mark并发标记阶段：和CMS做的事情也类似，只是额外多做了一件事情，G1会计算每个region的对象存活率，计算出的对象存活率用于后面cleanup阶段使用，如果region几乎没有对象存活，GC会在这个阶段就将其回收掉，这也是Garbage First名字的由来。 c) Remark重新标记阶段：和CMS做的事情一样，只是采用的算法更高效SATB(snapshot-at-the-beginning) d) Clean up/Copy阶段：挑选对象存活率低的region进行回收，这个阶段也是和minor gc一同发生的，Copy阶段伴随着STW事件发生4. Remembered Sets & Collection SetsG1需要分配一些额外的给remembered sets和collection setsRemembered Sets记录每个region里的对象引用情况，每个region都会存在一个RSet，以保证并行GC时的region里的对象都是不关联的，内存占比小于5%Collection Sets记录将要被回收的region列表，包括年轻代和老年代，以保证这些region在回收前不会再被使用，内存占比小于1%5. 优缺点总结：优点1：回收时有空间压缩的过程，减少碎片空间优点2：Major GC的很多工作是和Minor GC一起发生的，保证吞吐量的同时减少STW暂停时间发生，也间接减少了Full GC的发生优点3：可以预设置暂停时间缺点1：设置的暂停时间只能尽量达到，G1也是根据收集的数据预估需要回收多少region，不是非常的精准，而且在回收量预估上会花费资源缺点2：额外的空间消费在Remembered Sets和Collection Sets上缺点3：不适合大对象过多的情况6. 常用的启动参数-XX:+UseG1GC ---------------------- 启动GC收集器-XX:G1HeapRegionSize -------------- 设置region的大小-XX:G1ReservePercent -------------- 设置预留的空间比例避免晋升失败的情况，默认10-XX:InitiatingHeapOccupancyPercent FullGC的触发的空间使用比例，默认45-XX:NewRatio ------------------------- 新生代/老年代比例，默认2-XX:SurvivorRatio ---------------------- eden/survivor比例，默认8-XX:MaxTenuringThreashold ---------- 晋升的年龄边界，默认15-XX:ParallelGCThreads ----------------- 并行回收的线程数，默认是平台的CPU数量-XX:ConcGCThreads -------------------- 并发线程数，默认是平台的CPU数量

i

GC触发条件： - minor gc：eden区快满时触发 - old gc - mixed gc - full gc

方法区

新生代Young

meta space

栈帧

s1

JVM: Java Virtual Machine，我们编写的java代码会被编译器编译成class文件，而class文件如何能被不同的底层操作系统识别呢？JVM的作用就类似于翻译官，将class文件的字节码翻译成底层操作系统能识别的机器语言，是java能够\"跨平台\"的核心。JRE: Java Runtime Environment运行时环境，顾名思义也就是我们java代码运行时需要的环境，除了包括JVM之外，还包括java核心classes和一些类库，如lang包、util包等。这些类库中的一些是使用c/c++语言编写的。JDK: Java Development Kit开发工具，是我们开发Java代码时用到的工具包，除了包括JRE之外，还有一些其他的工具，如javac编译工具，javap解析字节码工具，jmap生成heap dump工具，jhat分析heap dump工具，jstack生成thread dump工具，jconsole用于可视化线程、内存监控工具......

2

复制回收算法：

this

老年代Old

To

Method1

虚拟机栈

From

3

栈顶

新生代比例分配为什么是8:1:1？1:1:1行吗？直接9:1呢？8:1:1是经过统计得出的最优比例，可以使内存利用率达到最大化。根据垃圾回收的经验可以知道eden区在回收时会有近90%以上的对象\"死亡\"，只有很小一部分会被移到survivor区。所以如果设为1:1:1，eden区过小造成minor gc频繁触发降低性能，另外我们知道survivor中会至少一块区域为空，1:1:1就代表这1/3的空间被浪费。9:1的话也会有一个问题，我们知道minor gc使用的是复制算法，9:1的比例对eden的回收不会有影响(eden--survior)，但是survior区的数据在minor gc时怎么回收呢？往哪里复制呢？如果survior区里的数据在minor gc时不被回收，导致survior区里面的\"死亡\"对象一直存在。当然我们也可以在minor gc时对survior区进行回收，活动的对象可以移动到old区，但是这样的话会造成到old区里面的年龄不足，失去了old区的原本设计。永久代和meta space的区别？- 1.8以前，永久代负责存储类信息、常量和静态变量，该区域大小是固定的，不足时会抛异常OutOfMemory: perm space；永久代存在虚拟机中- 1.8之后，一些常量的存储放到了Heap中，取代永久代的是meta space，它的特点是可扩容，不足时会自动扩容，当然也要设置最大可扩空间。metaspace不在虚拟机中而是在本地内存中

局部变量表

数据区（线程共享）

程序计数器

线程A

方法区MethodArea

Java运行时数据区

...

标记-清除算法：

JDK

出口

1.8

程序计数器：指向当前线程执行的字节码指令的地址（行号）。这样做的用处是多线程操作时，挂起的线程在重新激活后能够知道上次执行的位置。虚拟机栈： 存储当前线程执行方法时所需要的数据、指令、返回地址。因此一个线程独享一块虚拟机栈，栈中内存的单位是栈帧，栈中存放栈帧的数量是有上限的，由参数XSS定义，超出上限会抛StackOverflowError。每执行一个方法都会申请一个栈帧，一个栈帧里主要有这么几块： - 局部变量表：存储方法执行所需的变量，第0位是this对象，第1位开始先是方法的参数变量 - 操作数栈：方法进行运算的区域。如sum=i+j，先将i和j的值从局部变量表中加载到操作数栈里，然后执行加法操作，最后将结果sum返回到局部变量表 - 动态链接：实现运行时多态，存储父类引用指向具体的子类实例 - 出口：存储方法的返回地址，两种返回情况（正常return和异常）本地方法栈： 类似虚拟机栈，存储执行本地方法(native)时所需要的数据、指令、返回地址。方法区：存储类信息、常量（1.7之后有变化，String常量存在heap中）、静态变量、JIT（详见JIT说明）堆Heap：详见堆内存模型。

Method2

eden:s0:s1=8:1:1

垃圾回收算法：复制算法、标记-清除、标记-整理1. 复制算法：将内存分为From和To两部分，当From区满时，将From区中活动的对象复制到To区，清空From区，并From和To区角色互换。如何判断对象活动？从根引用开始递归遍历，深度优先搜索，被引用的对象即为活动对象，直接复制到To区。如何记录对象的新地址？forwording字段如何避免多次引用的对象被复制多次？COPIED字段记录对象是否被复制过，如果复制过则忽略，并改变引用的指向forwording新地址。2. 标记-清除算法：分为标记和清除两个阶段。标记阶段从根引用递归遍历，深度优先搜索，标记被引用的对象。清除阶段再次遍历，未标记的对象加入空闲链表，标记的对象去除标记。* 空闲链表表示该块区域可以被分配。3. 标记-整理算法：分三次遍历，第一次遍历标记活动对象，并根据活动情况设置对象的forwarding字段；第二次遍历根据forwarding值变更相关引用指向地址；第三次遍历移动对象，移动到forwarding的地址

回收机制：- 新生代Minor GC：发生在新生代的GC，通常使用复制算法进行回收，Stop-The-World事件会伴随着发生，每一次的GC使得Eden区和From区中的活动对象的年龄+1，到达一定年龄的对象（默认15）复制到老年代，未到年龄的对象复制到To区，之后清空Eden区和From区，并将From区和To区的角色互换。在执行机制上，JVM提供了串行GC(Serial GC)、并行回收GC(ParallelScavenge)和并行GC(ParNew) Serial GC：整个扫描和复制过程采用单线程的方式进行，适用于单CPU、新生代空间较小以及对暂停时间要求不高的应用上，是client级别默认的GC方式，通过-XX:+UseSerialGC强制指定。 ParNew GC: Serial GC的多线程版本，一般与老年代的并发GC(CMS)配合使用。 ParallelScavenge GC: 也是多线程并行回收器，是server级别默认采用的GC方式，通过-XX:+UseParallelGC强制指定，用-XX:ParallelGCThreads=4来指定并行线程数。这种回收器的目标是达到可控制吞吐量（程序运行时间/总时间），参数设置：MaxGCPauseMills和GCTimeRatio - 老年代Major GC: 采用标记算法进行回收，就是扫描并标记出活动的对象，回收未被标记对象，回收后对空出的空间要么进行合并、要么加入空闲链表以便下次进行分配。在执行机制上JVM提供了串行GC(Serial MSC)、并行GC(Parallel MSC)和并发GC(CMS)。 Serial MSC: client模式下默认的老年代GC方式，每次回收都会进行Compact，非常耗费时间，通过-XX:+UseSerialGC强制指定。 Parallel MSC: server模式下默认的老年代GC方式，吞吐量大但是GC响应很慢，通过-XX:UserParallelGC=N强制指定(N指定并行线程数)。 CMS: 多与新生代的ParNew GC配合使用，当老年代使用率到达一定阈值时触发 并发GC的几个特点: a) 大部分GC工作和应用线程并发执行，因此STW时间短，GC响应快，但是可能造成浮动垃圾(需要被回收的对象尚未回收) b) 没有copy和compact动作，高效率，但造成大量碎片空间。 CMS的执行顺序： 1. 初始标记Initial Mark(STW)标记GC roots 2. 并发标记Concurrent Marking与应用线程并发执行 3. 最终标记Remark(STW)标记步骤#2遗漏的对象 4. 并发清理与应用线程并发执行，回收未被标记的对象 5. Resetting 重置标记等待下次CMS GC触发 CMS可能引发的性能问题： a) Concurrent Mode Failure，由于浮动垃圾造成的老年代可用空间不足，新生代的对象晋升失败从而会触发Full GC b) 碎片空间过多，导致可用的连续空间不足以存放大对象从而会触发Full GC

eden

永久代Perm

堆内存模型

GC Roots:1. 虚拟机栈中引用的对象，如方法里的变量和参数2. 本地方法栈引用的对象3. 方法区中类的常量/静态变量引用的对象4. 活着的线程Alive Thread5. 用于同步的监控对象Monitor

JIT知识点

标记-整理算法

Heap

sum=i+j(1-2-3)

堆Heap

JRE

垃圾回收

JVM

1

。。。。。。

JVM、JRE、JDK

指令区（线程独享）

JIT是什么？一种动态编译器，全名Just In Time Compiler即时编译器。JIT的作用？随着程序运行的时间推移，一些运行频率高的代码（热点代码）会被JIT编译成本地机器指令，再进行一些优化后保存起来，下次执行时可以无需再翻译，提高代码执行效率。编译器的分类？Hot Spot中的编译器分两种，client(C1)和server(C2)，两者的区别在于指令的进一步优化，client进行简单可靠的优化，主要关注\"局部性能优化\"，编译时间更短；server会进行更深层的优化如\"全局优化手段\"，并会根据概率选择一些大部分情况执行效率更高的激进优化，编译时间较长但质量更高。HotSpot代码执行的策略？我们知道，代码执行有两种方式：1）一种是解释执行，字节码被解释器Interpreter解释执行，省去编译时间但执行效率低2）一种是预编译执行，字节码被JIT编译器预编译之后保存起来，之后就可以直接执行这些代码，执行效率高。在JDK1.7之前，Hot Spot默认的代码执行策略是\"解释器和一种编译器配合使用\"Mixed Mode：a. 程序快速启动时，解释器发挥作用，省去编译时间立即执行程序b. 随着程序运行时间的推移，编译器逐渐发挥作用，热点代码被编译成本地指令保存起来，获取更高的执行效率。JDK根据自身版本和机器硬件性能自行选择使用哪个编译器。在JDK1.7之后，Hot Spot默认的代码执行策略是\"分层编译\"Tiered Compilation：在上面的方式中，由于编译器编译本地指令需要占用程序时间，而且解释器还要收集编译器所需的性能监控信息，解释执行的效率也会降低。为了平衡程序启动响应和执行效率，JDK1.6出现了分层编译的概念并在1.7中成为默认的策略。分层编译根据编译器编译、优化的规模和耗时，划分不同的编译层次：第0层，程序解释执行（没有编译），解释器不开启性能监控功能，可触发第1层编译第1层，C1编译，将字节码编译成本地指令，进行简单可靠的优化第2层，C2编译，将字节码编译成本地指令，但会启动一些编译耗时较长的优化，甚至会进行一些不可靠的激进优化。实施分层编译后，C1和C2会同时工作，许多代码被多次编译，C1获取更高的编译速度，C2获取更好的编译质量，而且在解释执行时解释器不需要再承担收集性能监控信息的任务。编译对象与触发条件？编译对象：“热点代码”1）被多次调用的方法，编译对象是方法2）被多次执行的循环体，编译对象依然是以整个方法为对象触发条件：- 基于计数器的热点探测：根据方法的执行次数设置阈值，需要额外开销维护计数器。- 基于采样的热点探测：周期性检查各个线程的栈顶，经常出现在栈顶的方法标为热点代码，不太精确HotSpot采用的方式为第一种，并准备了两类计数器：方法调用计数器（被调用时）和回边计数器（被调用后\"}\"）方法调用计数器默认阈值client 1500；server 10000回边计数器默认阈值client 13995; server 10700