jvm详解、GC、堆内存参数调优

一些常见面试题：

JVM的位置（运行在操作系统上，与硬件没有直接的交互）

一、jvm体系结构（记住背下来）

运行时数据区：有亮色的有灰色的，灰色的就是占得内存非常小，几乎不存在GC垃圾回收，并且线程独占的，亮色的存在垃圾回收，并且所有线程共享。

二、类装载器

（看做成快递员，把class文件（class文件开头有特定的文件标示cafe babe）字节码加载到内存，并将这些内容转换成方法区中的运行时数据结构并且ClassLoader只负责class文件的加载，至于是否可以运行，由Execution Engine决定）

类装载器有哪几个？

1-启动类加载器，负责加载%JAVA_HOME%\bin目录下的所有jar包，或者是-Xbootclasspath参数指定的路径；
2-扩展类加载器：负责加载%JAVA_HOME%\bin\ext目录下的所有jar包，或者是java.ext.dirs参数指定的路径；
3-应用程序类加载器：负责加载用户类路径上所指定的类库，如果应用程序中没有自定义加载器，那么次加载器就为默认加载器。

加载器之间的层次关系：

public class MyObject {
    public static void main(String []args){
        Object object = new Object();
        MyObject myObject = new MyObject();
        System.out.println(object.getClass().getClassLoader());
        System.out.println(myObject.getClass().getClassLoader());
    }
}

运行结果：启动类加载器来加载java自带的类，BootStrap是C++写的所以输出的null；

package JVM;

public class MyObject {
    public static void main(String []args){
        Object object = new Object();
        System.out.println(object.getClass().getClassLoader());

        System.out.println();
        System.out.println();
        System.out.println();

        MyObject myObject = new MyObject();
        System.out.println(myObject.getClass().getClassLoader());
        System.out.println(myObject.getClass().getClassLoader().getParent());
        System.out.println(myObject.getClass().getClassLoader().getParent().getParent());
    }
}

双亲委派机制：

双亲委派机制得工作过程：
1-类加载器收到类加载的请求；
2-把这个请求委托给父加载器去完成，一直向上委托，直到启动类加载器(bootstrap)；
3-启动器加载器检查能不能加载（使用findClass()方法），能就加载（结束）；否则，抛出异常，通知子加载器进行加载。
4-重复3；

当加载一个类会先到启动类加载器去找，找得到就用，找不到就到扩展类加载器找，找不到再去应用程序类加载器去找。（从顶层往下开始找）

双亲委派机制的理由？

是沙箱安全机制

例：

String类，String是java.lang包下的类，默认情况下是启动类加载器进行加载的。假设我也自定义一个String。现在你会发现自定义的String可以正常编译，但是永远无法被加载运行。
这是因为申请自定义String加载时，总是启动类加载器，不会是其他的加载器，也就是不会用应用程序加载器加载。

package java.lang;

public class String {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(1111);
    }
}

运行结果：是无法被加载的

三、本地方法栈（加载native方法，了解）

四、程序计数器（类似一个指针，一条指令执行完用来指向下一个指令 ）

五、方法区（类的模板工厂）

六、java栈（灰色，线程私有，不存在gc ）

栈中主要存储3类数据：
本地变量：输入参数和输出参数，方法内的变量
栈操作：记录出栈、入栈的操作
栈帧数据：包括类文件、方法等。

七、堆（一个jvm实例只存在一个堆空间，大小可以调节）

堆分为三部分：新生区，养老区，永久区
新生区分为：伊甸区、幸存者0区、幸存者1区
java8把永久区改为元空间
（物理上堆分为新生区、养老区；逻辑上分为新生区、养老区、元空间）

java7之前， java8把永久区换成了元空间（）

详细版：复制 -> 清空 -> 交换

对象生命周期和GC

jvm堆参数调优：

-Xms：start起始内存
-Xmx：max最大内存
-Xmn：一般不会调这个参数！

java8中，永久代被移除，被元空间取代，元空间的本质和永久代类似。
元空间与永久代之间最大的区别在于：
永久带使用的JVM的堆内存，但是java8以后的元空间并不在虚拟机中而是使用本机物理内存。

因此，默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制。类的元数据放入native memory，字符串池和类的静态变量放入java堆中，这样可以加载多少的类的元数据就不再有MaxPermSize控制，而由系统的实际可用空间来控制。

默认
-Xms：为物理内存大小的1/64
-Xmx：为物理内存大小的1/4

jvm参数调优：实际-Xms和-Xmx大小必须一致，防止GC和应用程序争抢内存，理论值的峰值和峰度忽高忽低。

先查看内存大小：

package JVM;

public class heap {
    public static void main(String[] args) {
        long maxMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();//返回java虚拟机试图使用的最大内存容量
        long totalMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory();//返回java虚拟机的总内存容量
        System.out.println("-Xmx:MAX_MEMORY = " + maxMemory + "(字节)、" + (maxMemory / (double)1024 / 1024) + "MB");
        System.out.println("-Xms:TOTAL_MEMORY = " + totalMemory + "(字节)、" + (totalMemory / (double)1024 / 1024) + "MB");
    }
}

更改-Xms和-Xmx参数：-Xms1024m -Xmx1024m -XX:+PrintGCDetails

运行：

上图： 新生代+老年代的内存大小等于981.5MB，元空间用的是物理内存空间！

GC 垃圾收集机制（分代回收算法）

分代收集算法：

• 次数上频繁收集Young区
• 次数上较少收集Old区
• 基本不动元空间
  
  

GC 4个算法

1.引用计数法（了解，不用）

2. 复制算法（年轻代中的GC，不会产生内存碎片速度快，但是消耗内存空间）

当Eden区满了，会回收，没有被回收的会和survivorFrom区没有被回收的使用复制算法复制到survivorTo区，然后from区和Eden区全部清空，然后from区和to去进行交换（from区变成to区，to区变成from区，所以说谁空谁是to），对象没熬过一次Minor GC年龄就会+1，当对象年龄达到默认设置的15
（-XX:MaxTenuring Threshold参数来设置）那么就会被送到老年代。

3.标记清除（老年代使用，一般由标记清除或者是标记清除与标记整理的混合实现。。。与复制算法比较：节约了内存空间，但是会产生内存碎片，标记和清除会扫描两次耗时严重）

当程序运行期间，若可以使用的内存被耗尽的时候，GC线程就会被触发并将程序暂停，随后将要回收的对象标记一遍，最终统一回收这些对象，完成标记清理工作接下来便让应用程序恢复运行

4.标记压缩（标记完成后不会进行清除，而是所有存活对象都像一端移动，然后直接清除边界以外的内存，这样不会产生内存碎片，但是时间会更长）

原理：

工作中实际使用：（标记压缩，多次GC后才会进行清除）

GC算法小总结：

有没有最好的GC算法？？（没有最好的算法，只有最适合的算法，所以采用分代收集，标记整理好但是耗时）

但是有个G1垃圾收集算法： Garbage First(G1) 垃圾收集器（目前就不往下深入学习了，这里留个问题，以后再学习）