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在江湖中要練就絕世武功必須內(nèi)外兼?zhèn)?，精妙的招式和深厚的?nèi)功，武功的基礎(chǔ)是內(nèi)功。對(duì)于武功低(就像江南七怪)的人，招式更重要，因?yàn)樗麄儾荒芸績(jī)?nèi)功直接去傷人，只能靠招式，利刃上優(yōu)勢(shì)來(lái)取勝了，但是練到高手之后，內(nèi)功就更主要了。一個(gè)內(nèi)功低的人招式在奇妙也打不過(guò)一個(gè)內(nèi)功高的人。比如，你劍法再厲害，一劍刺過(guò)來(lái)，別人一掌打斷你的劍，你還怎么使劍法，你一掌打到一個(gè)武功高的人身上，那人沒(méi)什么事，卻把你震傷了，你還怎么打。同樣兩者也是相輔相成的，內(nèi)功深厚之后，原來(lái)普通的一招一式威力也會(huì)倍增。
對(duì)于搞開(kāi)發(fā)的我們其實(shí)也是一樣，現(xiàn)在流行的框架越來(lái)越多，封裝的也越來(lái)越完善，各種框架可以搞定一切，幾乎不用關(guān)注底層的實(shí)現(xiàn)，初級(jí)程序員只要熟悉基本的使用方法，便可以快速的開(kāi)發(fā)上線(xiàn);但對(duì)于高級(jí)程序員來(lái)講，內(nèi)功的修煉卻越發(fā)的重要，比如算法、設(shè)計(jì)模式、底層原理等，只有把這些基礎(chǔ)熟練之后，才能在開(kāi)發(fā)過(guò)程中知其然知其所以然，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能快速定位到問(wèn)題的本質(zhì)。
對(duì)于Java程序員來(lái)講，spring全家桶幾乎可以搞定一切，spring全家桶便是精妙的招式，jvm就是內(nèi)功心法很重要的一塊，線(xiàn)上出現(xiàn)性能問(wèn)題，jvm調(diào)優(yōu)更是不可回避的問(wèn)題。因此JVM基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)于高級(jí)程序員的重要性不必言語(yǔ)，我司在面試高級(jí)開(kāi)發(fā)的時(shí)候，jvm相關(guān)知識(shí)也必定是考核的標(biāo)準(zhǔn)之一。本篇文章會(huì)根據(jù)之前寫(xiě)的jvm系列文章梳理出jvm需要關(guān)注的所有考察點(diǎn)。
jvm 總體梳理
jvm體系總體分四大塊：
- 類(lèi)的加載機(jī)制
- jvm內(nèi)存結(jié)構(gòu)
- GC算法 垃圾回收
- GC分析 命令調(diào)優(yōu)
當(dāng)然這些知識(shí)點(diǎn)在之前的文章中都有詳細(xì)的介紹，這里只做主干的梳理
這里畫(huà)了一個(gè)思維導(dǎo)圖，將所有的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了陳列，因?yàn)閳D比較大可以在公眾號(hào)回復(fù)“jvm”進(jìn)行查看。
類(lèi)的加載機(jī)制
主要關(guān)注點(diǎn)：
- 什么是類(lèi)的加載
- 類(lèi)的生命周期
- 類(lèi)加載器
- 雙親委派模型
什么是類(lèi)的加載
類(lèi)的加載指的是將類(lèi)的.class文件中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存中，將其放在運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)內(nèi)，然后在堆區(qū)創(chuàng)建一個(gè)java.lang.Class對(duì)象，用來(lái)封裝類(lèi)在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。類(lèi)的加載的最終產(chǎn)品是位于堆區(qū)中的Class對(duì)象，Class對(duì)象封裝了類(lèi)在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且向Java程序員提供了訪(fǎng)問(wèn)方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口。
類(lèi)的生命周期
類(lèi)的生命周期包括這幾個(gè)部分，加載、連接、初始化、使用和卸載，其中前三部是類(lèi)的加載的過(guò)程,如下圖;
- 加載，查找并加載類(lèi)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，在Java堆中也創(chuàng)建一個(gè)java.lang.Class類(lèi)的對(duì)象
- 連接，連接又包含三塊內(nèi)容：驗(yàn)證、準(zhǔn)備、初始化。1)驗(yàn)證，文件格式、元數(shù)據(jù)、字節(jié)碼、符號(hào)引用驗(yàn)證;2)準(zhǔn)備，為類(lèi)的靜態(tài)變量分配內(nèi)存，并將其初始化為默認(rèn)值;3)解析，把類(lèi)中的符號(hào)引用轉(zhuǎn)換為直接引用
- 初始化，為類(lèi)的靜態(tài)變量賦予正確的初始值
- 使用，new出對(duì)象程序中使用
- 卸載，執(zhí)行垃圾回收
幾個(gè)小問(wèn)題?
1、JVM初始化步驟 ? 2、類(lèi)初始化時(shí)機(jī) ?3、哪幾種情況下，Java虛擬機(jī)將結(jié)束生命周期?
答案參考這篇文章jvm系列(一):java類(lèi)的加載機(jī)制
類(lèi)加載器
- 啟動(dòng)類(lèi)加載器：Bootstrap ClassLoader，負(fù)責(zé)加載存放在JDK\jre\lib(JDK代表JDK的安裝目錄，下同)下，或被-Xbootclasspath參數(shù)指定的路徑中的，并且能被虛擬機(jī)識(shí)別的類(lèi)庫(kù)
- 擴(kuò)展類(lèi)加載器：Extension ClassLoader，該加載器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader實(shí)現(xiàn)，它負(fù)責(zé)加載DK\jre\lib\ext目錄中，或者由java.ext.dirs系統(tǒng)變量指定的路徑中的所有類(lèi)庫(kù)(如javax.*開(kāi)頭的類(lèi))，開(kāi)發(fā)者可以直接使用擴(kuò)展類(lèi)加載器。
- 應(yīng)用程序類(lèi)加載器：Application ClassLoader，該類(lèi)加載器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader來(lái)實(shí)現(xiàn)，它負(fù)責(zé)加載用戶(hù)類(lèi)路徑(ClassPath)所指定的類(lèi)，開(kāi)發(fā)者可以直接使用該類(lèi)加載器
類(lèi)加載機(jī)制
- 全盤(pán)負(fù)責(zé)，當(dāng)一個(gè)類(lèi)加載器負(fù)責(zé)加載某個(gè)Class時(shí)，該Class所依賴(lài)的和引用的其他Class也將由該類(lèi)加載器負(fù)責(zé)載入，除非顯示使用另外一個(gè)類(lèi)加載器來(lái)載入
- 父類(lèi)委托，先讓父類(lèi)加載器試圖加載該類(lèi)，只有在父類(lèi)加載器無(wú)法加載該類(lèi)時(shí)才嘗試從自己的類(lèi)路徑中加載該類(lèi)
- 緩存機(jī)制，緩存機(jī)制將會(huì)保證所有加載過(guò)的Class都會(huì)被緩存，當(dāng)程序中需要使用某個(gè)Class時(shí)，類(lèi)加載器先從緩存區(qū)尋找該Class，只有緩存區(qū)不存在，系統(tǒng)才會(huì)讀取該類(lèi)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換成Class對(duì)象，存入緩存區(qū)。這就是為什么修改了Class后，必須重啟JVM，程序的修改才會(huì)生效
jvm內(nèi)存結(jié)構(gòu)
主要關(guān)注點(diǎn)：
jvm內(nèi)存結(jié)構(gòu)都是什么
- 對(duì)象分配規(guī)則
- jvm內(nèi)存結(jié)構(gòu)
方法區(qū)和堆是所有線(xiàn)程共享的內(nèi)存區(qū)域;而java棧、本地方法棧和程序計(jì)數(shù)器是運(yùn)行是線(xiàn)程私有的內(nèi)存區(qū)域。
- Java堆(Heap),是Java虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中***的一塊。Java堆是被所有線(xiàn)程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建。此內(nèi)存區(qū)域的唯一目的就是存放對(duì)象實(shí)例，幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都在這里分配內(nèi)存。
- 方法區(qū)(Method Area),方法區(qū)(Method Area)與Java堆一樣，是各個(gè)線(xiàn)程共享的內(nèi)存區(qū)域，它用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類(lèi)信息、常量、靜態(tài)變量、即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)。
- 程序計(jì)數(shù)器(Program Counter Register),程序計(jì)數(shù)器(Program Counter Register)是一塊較小的內(nèi)存空間，它的作用可以看做是當(dāng)前線(xiàn)程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。
- JVM棧(JVM Stacks),與程序計(jì)數(shù)器一樣，Java虛擬機(jī)棧(Java Virtual Machine Stacks)也是線(xiàn)程私有的，它的生命周期與線(xiàn)程相同。虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個(gè)方法被執(zhí)行的時(shí)候都會(huì)同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)棧幀(Stack Frame)用于存儲(chǔ)局部變量表、操作棧、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息。每一個(gè)方法被調(diào)用直至執(zhí)行完成的過(guò)程，就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧中從入棧到出棧的過(guò)程。
- 本地方法棧(Native Method Stacks),本地方法棧(Native Method Stacks)與虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用是非常相似的，其區(qū)別不過(guò)是虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行Java方法(也就是字節(jié)碼)服務(wù)，而本地方法棧則是為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)。
對(duì)象分配規(guī)則
- 對(duì)象優(yōu)先分配在Eden區(qū)，如果Eden區(qū)沒(méi)有足夠的空間時(shí)，虛擬機(jī)執(zhí)行一次Minor GC。
- 大對(duì)象直接進(jìn)入老年代(大對(duì)象是指需要大量連續(xù)內(nèi)存空間的對(duì)象)。這樣做的目的是避免在Eden區(qū)和兩個(gè)Survivor區(qū)之間發(fā)生大量的內(nèi)存拷貝(新生代采用復(fù)制算法收集內(nèi)存)。
- 長(zhǎng)期存活的對(duì)象進(jìn)入老年代。虛擬機(jī)為每個(gè)對(duì)象定義了一個(gè)年齡計(jì)數(shù)器，如果對(duì)象經(jīng)過(guò)了1次Minor GC那么對(duì)象會(huì)進(jìn)入Survivor區(qū)，之后每經(jīng)過(guò)一次Minor GC那么對(duì)象的年齡加1，知道達(dá)到閥值對(duì)象進(jìn)入老年區(qū)。
- 動(dòng)態(tài)判斷對(duì)象的年齡。如果Survivor區(qū)中相同年齡的所有對(duì)象大小的總和大于Survivor空間的一半，年齡大于或等于該年齡的對(duì)象可以直接進(jìn)入老年代。
- 空間分配擔(dān)保。每次進(jìn)行Minor GC時(shí)，JVM會(huì)計(jì)算Survivor區(qū)移至老年區(qū)的對(duì)象的平均大小，如果這個(gè)值大于老年區(qū)的剩余值大小則進(jìn)行一次Full GC，如果小于檢查HandlePromotionFailure設(shè)置，如果true則只進(jìn)行Monitor GC,如果false則進(jìn)行Full GC。
- 如何通過(guò)參數(shù)來(lái)控制個(gè)各個(gè)內(nèi)存區(qū)域
參考此文章：jvm系列(二):JVM內(nèi)存結(jié)構(gòu)
GC算法 垃圾回收
主要關(guān)注點(diǎn)：
- 對(duì)象存活判斷
- GC算法
- 垃圾回收器
對(duì)象存活判斷
判斷對(duì)象是否存活一般有兩種方式：
- 引用計(jì)數(shù)：每個(gè)對(duì)象有一個(gè)引用計(jì)數(shù)屬性，新增一個(gè)引用時(shí)計(jì)數(shù)加1，引用釋放時(shí)計(jì)數(shù)減1，計(jì)數(shù)為0時(shí)可以回收。此方法簡(jiǎn)單，無(wú)法解決對(duì)象相互循環(huán)引用的問(wèn)題。
- 可達(dá)性分析(Reachability Analysis)：從GC Roots開(kāi)始向下搜索，搜索所走過(guò)的路徑稱(chēng)為引用鏈。當(dāng)一個(gè)對(duì)象到GC Roots沒(méi)有任何引用鏈相連時(shí)，則證明此對(duì)象是不可用的，不可達(dá)對(duì)象。
GC算法
GC最基礎(chǔ)的算法有三種：標(biāo)記 -清除算法、復(fù)制算法、標(biāo)記-壓縮算法，我們常用的垃圾回收器一般都采用分代收集算法。
- 標(biāo)記 -清除算法，“標(biāo)記-清除”(Mark-Sweep)算法，如它的名字一樣，算法分為“標(biāo)記”和“清除”兩個(gè)階段：首先標(biāo)記出所有需要回收的對(duì)象，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收掉所有被標(biāo)記的對(duì)象。
- 復(fù)制算法，“復(fù)制”(Copying)的收集算法，它將可用內(nèi)存按容量劃分為大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。當(dāng)這一塊的內(nèi)存用完了，就將還存活著的對(duì)象復(fù)制到另外一塊上面，然后再把已使用過(guò)的內(nèi)存空間一次清理掉。
- 標(biāo)記-壓縮算法，標(biāo)記過(guò)程仍然與“標(biāo)記-清除”算法一樣，但后續(xù)步驟不是直接對(duì)可回收對(duì)象進(jìn)行清理，而是讓所有存活的對(duì)象都向一端移動(dòng)，然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存
- 分代收集算法，“分代收集”(Generational Collection)算法，把Java堆分為新生代和老年代，這樣就可以根據(jù)各個(gè)年代的特點(diǎn)采用最適當(dāng)?shù)氖占惴ā?/li>
垃圾回收器
- Serial收集器，串行收集器是最古老，最穩(wěn)定以及效率高的收集器，可能會(huì)產(chǎn)生較長(zhǎng)的停頓，只使用一個(gè)線(xiàn)程去回收。
- ParNew收集器，ParNew收集器其實(shí)就是Serial收集器的多線(xiàn)程版本。
- Parallel收集器，Parallel Scavenge收集器類(lèi)似ParNew收集器，Parallel收集器更關(guān)注系統(tǒng)的吞吐量。
- Parallel Old 收集器，Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多線(xiàn)程和“標(biāo)記-整理”算法
- CMS收集器，CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器是一種以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器。
- G1收集器，G1 (Garbage-First)是一款面向服務(wù)器的垃圾收集器,主要針對(duì)配備多顆處理器及大容量?jī)?nèi)存的機(jī)器. 以極高概率滿(mǎn)足GC停頓時(shí)間要求的同時(shí),還具備高吞吐量性能特征
GC算法和垃圾回收器算法圖解以及更詳細(xì)內(nèi)容參考： jvm系列(三):GC算法 垃圾收集器
GC分析 命令調(diào)優(yōu)
主要關(guān)注點(diǎn)：
- GC日志分析
- 調(diào)優(yōu)命令
- 調(diào)優(yōu)工具
GC日志分析
摘錄GC日志一部分
Young GC回收日志:
- 2016-07-05T10:43:18.093+0800: 25.395: [GC [PSYoungGen: 274931K->10738K(274944K)] 371093K->147186K(450048K), 0.0668480 secs] [Times: user=0.17 sys=0.08, real=0.07 secs]
Full GC回收日志:
- 2016-07-05T10:43:18.160+0800: 25.462: [Full GC [PSYoungGen: 10738K->0K(274944K)] [ParOldGen: 136447K->140379K(302592K)] 147186K->140379K(577536K) [PSPermGen: 85411K->85376K(171008K)], 0.6763541 secs] [Times: user=1.75 sys=0.02, real=0.68 secs]
通過(guò)上面日志分析得出，PSYoungGen、ParOldGen、PSPermGen屬于Parallel收集器。其中PSYoungGen表示gc回收前后年輕代的內(nèi)
通過(guò)上面日志分析得出，PSYoungGen、ParOldGen、PSPermGen屬于Parallel收集器。其中PSYoungGen表示gc回收前后年輕代的內(nèi)存變化;ParOldGen表示gc回收前后老年代的內(nèi)存變化;PSPermGen表示gc回收前后***區(qū)的內(nèi)存變化。young gc 主要是針對(duì)年輕代進(jìn)行內(nèi)存回收比較頻繁，耗時(shí)短;full gc 會(huì)對(duì)整個(gè)堆內(nèi)存進(jìn)行回城，耗時(shí)長(zhǎng)，因此一般盡量減少full gc的次數(shù)
Young GC日志:
Full GC日志:
Java GC分析參考：jvm系列(五)Java GC 分析
調(diào)優(yōu)命令
Sun JDK監(jiān)控和故障處理命令有jps jstat jmap jhat jstack jinfo
- jps，JVM Process Status Tool,顯示指定系統(tǒng)內(nèi)所有的HotSpot虛擬機(jī)進(jìn)程。
- jstat，JVM statistics Monitoring是用于監(jiān)視虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)狀態(tài)信息的命令，它可以顯示出虛擬機(jī)進(jìn)程中的類(lèi)裝載、內(nèi)存、垃圾收集、JIT編譯等運(yùn)行數(shù)據(jù)。
- jmap，JVM Memory Map命令用于生成heap dump文件
- jhat，JVM Heap Analysis Tool命令是與jmap搭配使用，用來(lái)分析jmap生成的dump，jhat內(nèi)置了一個(gè)微型的HTTP/HTML服務(wù)器，生成dump的分析結(jié)果后，可以在瀏覽器中查看
- jstack，用于生成java虛擬機(jī)當(dāng)前時(shí)刻的線(xiàn)程快照。
- jinfo，JVM Configuration info 這個(gè)命令作用是實(shí)時(shí)查看和調(diào)整虛擬機(jī)運(yùn)行參數(shù)。
詳細(xì)的命令使用參考這里：jvm系列(四):jvm調(diào)優(yōu)-命令篇
調(diào)優(yōu)工具
常用調(diào)優(yōu)工具分為兩類(lèi),jdk自帶監(jiān)控工具：jconsole和jvisualvm，第三方有：MAT(Memory Analyzer Tool)、GChisto。
jconsole，Java Monitoring and Management Console是從java5開(kāi)始，在JDK中自帶的java監(jiān)控和管理控制臺(tái)，用于對(duì)JVM中內(nèi)存，線(xiàn)程和類(lèi)等的監(jiān)控
- jvisualvm，jdk自帶全能工具，可以分析內(nèi)存快照、線(xiàn)程快照;監(jiān)控內(nèi)存變化、GC變化等。
- MAT，Memory Analyzer Tool，一個(gè)基于Eclipse的內(nèi)存分析工具，是一個(gè)快速、功能豐富的Java heap分析工具，它可以幫助我們查找內(nèi)存泄漏和減少內(nèi)存消耗
- GChisto，一款專(zhuān)業(yè)分析gc日志的工具
工具使用參考： jvm系列(七):jvm調(diào)優(yōu)-工具篇
【本文為專(zhuān)欄作者“純潔的微笑”的原創(chuàng)稿件，轉(zhuǎn)載請(qǐng)通過(guò)微信公眾號(hào)聯(lián)系作者獲取授權(quán)】
文章標(biāo)題：jvm系列(八):jvm知識(shí)點(diǎn)總覽
標(biāo)題URL：http://www.5511xx.com/article/coedsgj.html
