jvm 思维导图模板_ProcessOn思维导图、流程图

自由主题

volatile

强制把线程本地内存中的变量刷新到主内存(main memory)->可见性

包含了禁止重排序的语义->有序性

不保证有序性

JMM实现底层是加入内存屏障，特定操作下阻止可能发生的重排序的操作

自由主题

Random在多线程下的效率

java内存模型(JMM)零碎的知识点

JMM是共享内存的并发模型，线程之间通过读-写来完成通讯

抽象内存模型

子主题

happens-before规则

JMM保证happens-before规则

happens-before规则约束了编译器、处理器重排序

只要不改变执行结果，编译器和处理器如何进行优化都行

运用happens-before规则，可以分析数据的竞争关系，可能发生的问题

8种原子操作

lock\unlock\read\load\use\assign\store\write

自由主题

原子性

有序性

可见性

问题

程序计数器只记录java方法的当前执行到的地址，没有记录native方法的地址，如何在程序中断时，恢复native方法的执行到的地址

类加载过程

加载

通过全类名获取定义这个class需要的信息（字节流），不一定非得从.class文件获取，也可以是网路、ZIP包（JAR包）、运行时计算生成的代理类之类的

类加载器

启动类加载器

扩展类加载器

应用类加载器

双亲委派模型

隔离、不重复加载、保证核心api的安全

连接

验证

文件格式、元数据信息、字节码、符号引用

符号引用 VS 直接引用

准备

把变量（静态变量）写入常量池

解析

类/接口、字段、方法

NoSuchFieldError、NoSuchMethodError

初始化

clinit，执行静态代码块等

保证加锁，防止同一个类被多次加载

线程安全的实现方法

1、互斥同步

Synchronized

底层为monitorenter和monitorexit，是否获取到了对象的监视器

保证了原子性、有序性、可见性’

Lock

属于悲观锁

锁的优化

1、锁自旋

为了避免线程的切换，设定一定次数的循环尝试、直到获取锁

如果自旋最后能拿到锁，确实可以降低消耗，但是如果自旋花费的时间太长、会白白消耗处理器资源

2、适应性锁自旋

根据自旋成功几率，设定循环的次数

3、锁消除

如果编译器发现不可能有多线程访问，认为是私有的不再加锁

StringBuffer的默认加锁

逃逸分析技术

4、锁粗化

如果有连续的操作同一个锁的时候，扩展到操作序列的外部

如StringBuffer的例子

5、轻量级锁

MarkWord标记，同时MarkWord储存指向到栈帧的Lock Record，如果有另外的线程请求时，检查对象是否指向当前线程的栈帧，如果是、直接进入同步快，如果否、自旋，自旋失败后、膨胀为重量级锁，当前线程阻塞

6、偏向锁

MarkWord标记、储存线程id，如果另外线程访问时，发现指向的线程id已经消亡、改为自己的偏向锁，如果没有消亡、膨胀为轻量级锁

锁膨胀的过程

无锁->轻量级锁->重量级锁

2、非阻塞同步

CAS

compare and swap

属于乐观锁

例如Atomic类

3、无同步

ThreadLocal

AQS，AbstractQueuedSynchronizer抽象队列化同步器

state

0是无锁

加锁线程的引用（当前获得锁的线程）

线程队列

OOM (Out of Memory)<br>内存耗尽

OOM测试

分析的工具

MemoryAnalyzer

OOM

内存溢出

当前的内存分配已经不能满足用户需求

内存泄漏

程序异常导致的无用内存未被回收

堆溢出

测试方法：创建大量对象，放入list

栈溢出

测试方法：1、递归调用；2、定义大量本地变量

异常

不允许动态扩展的情况：

允许动态扩展的情况：

运行时常量池

jdk1.6之前可以通过创建String的Set来测试

方法区

由于方法区存有对象类型等信息，通过CgLib动态代理来动态创建大量代理类来测试

发生OOM之后

jvm kill掉线程，进行GC快速回收发生OOM的线程的内存，其他线程不受影响<br>

java对象

java创建对象的过程

1、检查类是否已经加载

类+类加载器确定了唯一一个类

2、分配内存

分配方式

指针碰撞

指针向未分配的一端移动

适用于标记-复制、标记-整理的GC

空闲列表

维护一个空闲列表

适用于标记-清除的GC，如CMS

线程安全问题的解决方式

乐观锁CAS（Compare And Swap）+ 失败重试

TLAB（Thread Local Allocation Buffer）

线程各自独自划分一块缓存区域，避免冲突，当缓存区域满了之后，再同步锁定分配下一块区域；

-XX:+/-UserLTAB

3、初始化为零值

基本数据类型为0

引用类型为null

4、设置对象头

类型信息、hashCode(真正调用时产生)、mark word 分代信息

5、对象的构造方法init

对象的访问

句柄

reference持有句柄的地址，句柄持有实例的指针

好处是移动的时候，只需要改变句柄持有的指针，不需要改变reference引用

指针

reference直接持有指针

好处是访问快，不需要句柄转换

对象分配的位置

刚创建时：Eden

survivor From和To 即保留区

每次GC eden和from区的回收到to区，之后to区变为from区、from区变为to区

对象经过在survivor中，GC达到阈值（默认15次）之后，进入老年代

大对象直接进入老年代

和GC的选用是紧密结合的

jvm内存结构

堆

配置

参数：-Xms -Xmx

配置不当的情况：

可能抛出的异常：OOM

垃圾收集

堆的分类和选择的垃圾收集器有关

细分的目的只是为了方便垃圾收集

G1、ZGC这种新的GC不采用分代设计

方法区

运行时常量池

虚拟机栈

配置：-Xss128k

可能抛出的异常：SOF、OOM

程序计数器Process Counter Register

垃圾收集（Garbage Collcetion ,GC）

基础假说：

弱分代假说

强分代假说

跨代引用假说

记忆集Remember Set是如何被设计出来的

1、哪些内存需要收集

引用计数算法

被引用的对象计数+1，如果是0说明没有引用，可以回收

缺点：循环引用的两个对象计数都不为0，永远没有办法被回收

可达性分析算法

GC Roots对象作为起始节点，无法到达的对象进行回收

GC Roots对象包括VM栈引用的对象、方法区静态属性、常量引用的对象、被同步锁Synchronized持有的对象

2、什么时候收集

根据引用的类型

3、如何收集

GC算法

标记-清除算法

缺点

1、效率不稳定，如果有大量对象需要回收，标记+清除的操作耗时巨大

2、产生内存碎片（不连续的内存空间）

标记-复制算法

优点

1、一次性清除原半区的内存，效率高

2、有连续的内存空间

缺点

需要耗费保留空间，如果是老年代这种大量对象会存活的情况、会有大量复制操作效率不高且耗费更多保留空间

改进：基于弱分代假说，不需要完全按照1：1比例设立保留区，但是需要老年代来保底如果保留区不够的情况

标记-整理算法

优点

让存活的内存向一端移动，保证了内存连续

缺点

需要停止用户的内存访问

方法区的回收

条件苛刻、如果有大量使用反射、动态代理会自定加载类的计数时，需要考虑jvm类型卸载的能力，避免内存压力

具体的收集器

Serial

算法模型：标记-复制

回收对象：新生代

优点：简单

缺点：Stop The World会暂停用户的使用

目的倾向：

ParNew

标记-复制

新生代

Serial的多线程版本

Parallel Scavenge

标记-复制

新生代

目的倾向：吞吐量，设定GCRatio

Serial Old

标记-复制

老年代

配合Serial一起使用

Parallel Old

标记-整理

目的倾向：吞吐量

CMS(Concurrent Mark Sweep)

标记-清除

老年代

初始标记（标记GC Roots对象）->并发标记（从GC Roots开始遍历对象图）->重新标记（补回上一步过程中新增的对象）->并发清理

缺点：1、会产生浮动垃圾、需要等下一次GC；2、基于清除算法，会产生内存碎片，当不足以分配大对象时，会提前触发FullGC

G1(Garbage First)

简述

把内存分成相等大小的region，计算每个region的回收效率，从高到低进行回收直到满足配置要求的停顿时间

从整体看是标记-整理，从region角度看是标记-复制

不区分新生代老年代回收

目的倾向：延迟可控的情况下，尽量保证吞吐量

STW

评估收集器的指标

低延迟

高吞吐

公式

占用的内存

如何选择GC

数据分析、科学计算类，保证大吞吐量

SLA应用，保证延迟时间短

jvm优化方向

1、关闭验证

-Xverify:none

关闭类加载过程中的验证阶段，缩短jvm类加载的时间

用MAT分析dump日志

排查哪个类占用的内存较多，检查代码是否有异常

dump日志占用空间很大，结合阿里oss

直接内存

不属于jvm的内存，java操作Native函数直接分配堆外内存（如NIO，为了省去java堆与内存的数据交互，直接操作堆外内存而不是操作java堆）

机器内存到达上线，也会报OOM

ReentrantLock

ReentantLock的底层实现是AQS

流程

1、线程检查state是不是0，如果是0就CAS设置state为1

2、如果不是0就检查加锁线程是不是自己的线程，如果是，state基础上再+1

3、如果不是自己，就把自己线程加入到线程队列里

4、线程释放锁时，state-1，减到0时，无锁

SOF (Stack Overflow)

栈溢出

引用

强引用

即时导致了OOM报错，都不进行回收

软引用

要发生OOM时才进行回收

弱引用

垃圾收集时，一旦扫描到就进行回收

虚引用

Thread

基本状态

NEW

RUNNUABLE

WAITING

TIME_WAITING

TERMINATED

基本操作

interrupt

标识位清零？<br>

join

sleep

sleep和Object.wait()方法的区别

yield

线程安全问题的来源

1、各个线程工作内存和主内存不一致

2、重排序

编译器指令的重排序

处理器指令的重排序