JVM

JVM探究:

1. JVM的位置:

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2.JVM的体系结构:

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3. 类加载器:

  1. 作用:加载Class 文件。

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  1. 类加载器的分类:
    • 虚拟机自带的加载器:
    • 启动类(根)加载器:
    • 扩展类加载器:
    • 应用程序加载器:

4. 双亲委派机制:

  1. 过程:
    • 类加载器收到类加载的请求。
    • 将这个请求向上委托给父类加载器去完成,一直向上委托,直到启动类加载器。
    • 启动类加载器检查是否能够加载当前这个类,能加载就结束,使用当前的加载器,否则,抛出异常,通知子加载器进行加载。
    • 重复步骤 3。
    • ClassNotFound ~

5.沙箱安全机制:

1. 相关介绍:

我们都知道,程序员编写一个Java程序,默认的情况下可以访问该机器的任意资源,比如读取,删除一些文件或者网络操作等。当你把程序部署到正式的服务器上,系统管理员要为服务器的安全承担责任,那么他可能不敢确定你的程序会不会访问不该访问的资源,为了消除潜在的安全隐患,他可能有两种办法:

  1. 让你的程序在一个限定权限的帐号下运行。
  2. 利用Java的沙箱机制来限定你的程序不能为非作歹。以下用于介绍该机制。

2. 什么是沙箱?

Java安全模型的核心就是Java沙箱(sandbox),什么是沙箱?沙箱是一个限制程序运行的环境。沙箱机制就是将 Java 代码限定在虚拟机(JVM)特定的运行范围中,并且严格限制代码对本地系统资源访问,通过这样的措施来保证对代码的有效隔离,防止对本地系统造成破坏。沙箱主要限制系统资源访问,那系统资源包括什么?——CPU、内存、文件系统、网络。不同级别的沙箱对这些资源访问的限制也可以不一样。

所有的Java程序运行都可以指定沙箱,可以定制安全策略。

6. Native:

  1. 凡是带了native关键字的,说明java的作用范围达不到了,会去调用底层C语言的。会进入本地方法栈,调用本地方法接口:JNI,。
  2. JNI作用:扩展java的使用,融合不同的编程语言为java所用! 最初:C 、C++。
  3. 它在内存区域中专门开辟一个标记区域:Native Method Stack,登记native方法,在最终执行的时候,加载本地方法库中的方法通过JNI。

7. PC寄存器:

程序计数器:Program Counter Register:

  1. 每个线程都有一个程序计数器,是线程私有的,就是一个指针,指向方法区的方法字节码(用来存储指向一条指令的地址,也即将要执行的指令代码),在执行引擎读取下一条指令,是一个非常小的内存空间,几乎可以忽略不计。

8.方法区:

方法区:Method Area 方法区:

  1. 方法区是被所有线程共享的,所有字段和方法字节码,以及一些特殊方法,如构造函数,接口代码也在此定义,简单说,所有定义的方法的信息都保存在该区域,此区域属于共享空间。
  2. 静态变量,常量,类信息(构造方法,接口定义)、运行时的常量池存在方法区中,但是,实例变量存在堆内存中,和方法区无关。

9. 栈:

栈:stack 数据结构,先进后出。队列:先进先出(FIFO:First Input First Output)。

  1. 线程结束,栈内存也就释放掉,对于栈来说不存在垃圾回收问题。
  2. 主要存储:8大基本类型+对象引用地址+实例方法+局部变量。
  3. 栈运行原理:栈帧。
  4. 栈满了:StackOverflowError
  5. 方法只有在调用的时候才会在栈中分配空间,并且调用时就是压栈,方法执行结束之后,该方法所需要的空间就会释放,此时发生弹栈动作。方法不调用是不会在栈中分配空间的。
  6. 创建对象内存分析:

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10. 三种JVM:

  1. Sun公司:HotSpot。Java HotSpot™ 64-Bit Server VM (build 9.0.4+11, mixed mode)
  2. BBA公司:JRockit ,基本JRockit JVM是世界上最快的JVM。适合财务前端办公、军事指挥与控制和电信网络的需要。
  3. IBM公司:J9 VM

11. 堆:

  1. Heap,一个JVM只有一个堆内存,堆内存的大小是可以调节的。
  2. 堆内存中分为三个区域:
    • 新生区(伊甸园区)
    • 养老区
    • 永久区
  3. JDK8之前:

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  1. 垃圾回收,主要在伊甸园区和养老区。
  2. 假设内存满了,OOM,堆内存不够! java.lang.OutOfMemoryError:java heap space.
  3. 在JDK以后,永久存储区改个名字:元空间。

12. 新生区:

  • 对象:诞生和成长的地方,甚至死亡;

  • 伊甸园区:所有的对象都是在伊甸园区new出来的。

  • 幸存者区(0,1)

13. 老年区:

对象默认经过15次轻GC进入老年区。

14. 永久区:

这个区域常驻内存的。用来存放JDK自身携带的Class对象。Interface元数据。存储的是java运行时的一些环境或内信息。这个区域不存在垃圾回收,关闭JVM虚拟机就会释放这个区域的内存。

一个启动类,加载了大量的jar包。Tomcat部署了太多的应用,大量动态生成的反射类。不断的被加载。直到内存满,就会出现OOM。

  • jdk1.6之前:永久代,常量池是在方法区。
  • jdk1.7 :永久代,但是慢慢的退化了,去永久代,常量池在堆中。
  • jdk1.8 : 无永久代,常量池在元空间。

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逻辑上存在,物理上不存在。

15.堆内存调优:

1. 查看虚拟机的内存:

默认情况下**:分配的总内存 是电脑内存的 1/4,而初始化的内存是电脑内存的1/64**

public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        // 返回虚拟机试图使用的最大内存
        long max = Runtime.getRuntime().maxMemory(); //字节  1024 *1024
        //  返回jvm的初始化总内存
        long total = Runtime.getRuntime().totalMemory();

        System.out.println("max: "+max+"字节\t"+(max/(double)1024/1024)+"MB");
        System.out.println("total: "+total+"字节\t"+(total/(double)1024/1024)+"MB");

        //默认情况下:分配的总内存 是电脑内存的 1/4,而初始化的内存是电脑内存的1/64
    }
}

2. 修改堆内存大小:

  1. 常用命令:
-Xms 设置初始化内存分配大小,默认为物理内存的1/64

-Xmx 设置最大分配内存,默认为物理内存的1/4

-Xmn 堆内新生代的大小。通过这个值也可以得到老生代的大小:-Xmx减去-Xmn

-XX:+PrintGCDetails 垃圾回收统计信息
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError  生成oom DUMP信息 
  1. IDEA修改:

    如:设置jvm初始化内存1024m,试图使用的最大内存1024m,输出GC的描述信息。

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在这里插入图片描述

3. 遇到OOM处理方式:

  • 尝试扩大堆内存看运行结果。
  • 分析内存,看一下哪个地方出现问题(专业工具)
    • 能够看到代码第几行出错:内存快照分析工具,MAT , Jprofiler
    • Dubug,一行一行代码分析。
  • MAT , Jprofiler作用:
    • 分析Dump内存文件,快速定位内存泄露;
    • 获取堆中的数据。
    • 获取大的对象。

4. IDEA安装Jprofiler:

  1. IDEA下载JProfiler插件:

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  1. 百度官网下载可视化JProfiler:JProfiler下载
  2. IDEA中设置JProfiler:

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5. Jprofiler分析DUMP内存文件:

  1. 分析以下程序出现堆内存溢出的原因:
//Dump
//-Xms1m -Xmx8m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError
public class Demo03 {
    byte[]array=new byte[1*1024*1024]; //1m
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Demo03> list = new ArrayList<>();
        int count=0;
        try {
            while (true){
                list.add(new Demo03());
                count++;
            }
        }catch (Error e){
            System.out.println("count:"+count);
            e.printStackTrace();
        }
  1. 设置虚拟机选项:参数:-Xms1m -Xmx8m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

在这里插入图片描述

  1. 查看控制台打印信息:

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  1. 找到控制台上显示的DUMP内存分析文件:

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  1. 打开该文件,并在JProfiler上分析:

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  1. 可看出Demo03中的第14行,代码出现问题,达到定位的作用:

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16. GC 垃圾回收机制:

  1. JVM在进行GC时,并不是对这三个区域统一回收,大部分的时候,回收都是新生代。
    • 新生代
    • 幸存区(from to)
    • 老年区
  2. GC两种类:轻GC(普通GC),重GC(全局GC)
  3. GC题目:
    • JVM的内存模型
    • 堆里面的分区有哪些? Eden,from,to(谁空谁是to),老年区,说说他们的特点。
    • GC的算法有哪些:引用计数法,标记清除法,标记压缩,复制算法。

1. 常用算法:

1. 引用计数法:

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2. 复制算法:

  • 主要存在Eden区和幸存区中

  • 每次GC ,都会将Eden活的对象移到幸存区:一旦Eden区被GC后,就会是空的!

  • 在幸存区中,谁空谁是to。

  • 每一次GC后,Eden区是空的,to 是空的。

  • 当一个对象经历了15次GC都还没有死,就会进入养老区。

  • 可通过 -XX:MaxTenuringThreshold=5这个参数可以设置进入老年代的时间。

  • 优点:没有内存碎片。

  • 缺点:浪费一个幸存区的内存空间。

  • 复制算法的使用场景:对象存活度较低的时候,新生区。

3. 标记清除法:

  • 扫描一些对象,对活着对象进行标记。
  • 对没有标记的对象进行清除。
  • 优点:不需要额外的空间。
  • 缺点:两次扫描,严重浪费时间,会产生内存碎片。

4. 标记清除压缩法:

  • 防止内存碎片的产生,再次扫描,向一端移动存活的对象,但多一个移动成本

5. 总结

  • 内存效率:复制算法>标记清除法>标记压缩算法 (时间复杂度)
  • 内存整齐度:复制算法=标记压缩算法>标记清除。
  • 内存利用率:标记压缩算法=标记清除>复制算法。
  • 没有最好的算法,只有最合适的算法—>GC:分代收集算法
  • 年轻代:存活率低,复制算法。
  • 老年代:区域大,存活率高。标记清除压缩算法。

17. JMM:

  1. 什么是JMM:java Memory Model java内存模型。

  2. 用来做什么的:

    作用:缓存一致性协议,用于定义数据读写的规则(遵守)。 volation synchrozied

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