八股文(JVM篇)第十二天

Jvm篇
虚拟机，一种能够运行 java 字节码的虚拟机。
日期2022年8月6日

JDK1.8 JVM 运行时内存（高薪）

程序计数器:
线程私有的(每个线程都有一个自己的程序计数器), 是一个指针. 代码运行, 执行命令. 而 每个命令都是有行号的,会使用程序计数器来记录命令执行到多少行了.记录代码执行的位 置

Java 虚拟机栈:
线程私有的(每个线程都有一个自己的 Java 虚拟机栈). 一个方法运行, 就会给这个方法创 建一个栈帧, 栈帧入栈执行代码, 执行完毕之后出栈(弹栈)存引用变量，基本数据类型

本地方法栈:
线程私有的(每个线程都有一个自己的本地方法栈), 和 Java 虚拟机栈类似, Java 虚拟机栈 加载的是普通方法,本地方法加载的是 native 修饰的方法. native:在 java 中有用 native 修饰的,表示这个方法不是 java 原生的.

堆:
线程共享的(所有的线程共享一份). 存放对象的,new 的对象都存储在这个区域.还有就是 常量池.

元空间:
存储.class 信息, 类的信息,方法的定义,静态变量等.而常量池放到堆里存储 JDK1.8 和 JDK1.7 的 jvm 内存最大的区别是, 在 1.8 中方法区是由元空间(元数据区)来实 现的, 常量池.
1.8 不存在方法区,将方法区的实现给去掉了.而是在本地内存中,新加入元数据区(元空间).
JDK1.8 JVM内存划分详解

JDK1.8 堆内存结构（高薪常问）

Young 年轻区（代）: Eden+S0+S1, S0 和 S1 大小相等, 新创建的对象都在年轻代 Tenured 年老区: 经过年轻代多次垃圾回收存活下来的对象存在年老代中. Jdk1.7 和 Jdk1.8 的区别在于, 1.8 将永久代中的对象放到了元数据区, 不存永久代这一区 域了.

Gc 垃圾回收（高薪常问）

JVM 的垃圾回收动作可以大致分为两大步，首先是「如何发现垃圾」，然后是「如何 回收垃圾」。说明一点, 线程私有的不存在垃圾回收, 只有线程共享的才会存在垃圾回收, 所 以堆中存在垃圾回收

1.如何发现垃圾
Java 语言规范并没有明确的说明 JVM 使用哪种垃圾回收算法，但是常见的用于「发现 垃圾」的算法有两种，引用计数算法和根搜索算法。

1.1引用计数算法
该算法很古老（了解即可）。核心思想是，堆中的对象每被引用一次，则计数器加 1， 每减少一个引用就减 1，当对象的引用计数器为 0 时可以被当作垃圾收集。 优点：快。 缺点：无法检测出循环引用。如两个对象互相引用时，他们的引用计数永远不可能为 0

1.2根搜索算法(也叫可达性分析)
根搜索算法是把所有的引用关系看作一张图，从一个节点 GC ROOT 开始，寻找对应的 引用节点，找到这个节点以后，继续寻找这个节点的引用节点，当所有的引用节点寻找完毕 之后，剩余的节点则被认为是没有被引用到的节点，即可以当作垃圾。 Java 中可作为 GC Root 的对象有 1.虚拟机栈中引用的对象 2.本地方法栈引用的对象 2.方法区中静态属性引用的对象 3.方法区中常量引用的对象

2.如何回收垃圾
Java 中用于「回收垃圾」的常见算法有 4 种：

2.1标记-清除算法（mark and sweep）
分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成之后 统一回收掉所有被标记的对象。 缺点：首先，效率问题，标记和清除效率都不高。其次，标记清除之后会产生大量的不 连续的内存碎片。

2.2标记-整理算法
是在标记-清除算法基础上做了改进，标记阶段是相同的，但标记完成之后不是直接对 可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，在移动过程中清理掉可回收的 对象，这个过程叫做整理。 优点：内存被整理后不会产生大量不连续内存碎片。

2.3复制算法（copying）
将可用内存按容量分成大小相等的两块，每次只使用其中一块，当这块内存使用完了， 就将还存活的对象复制到另一块内存上去，然后把使用过的内存空间一次清理掉。 缺点：可使用的内存只有原来一半

2.4分代收集算法（generation）
当前主流 JVM 都采用分代收集(Generational Collection)算法, 这种算法会根据对象 存活周期的不同将内存划分为年轻代、年老代、永久代，不同生命周期的对象可以采取不同 的回收算法，以便提高回收效率。

(1) 年轻代（Young Generation）

1.所有新生成的对象首先都是放在年轻代的。 
2.新生代内存按照8:1:1的比例分为一个eden区和两个Survivor(survivor0,survivor1) 区。大部分对象在 Eden 区中生成。回收时先将 eden 区存活对象复制到一个 survivor0 区， 然后清空 eden 区，当这个 survivor0 区也存放满了时，则将 eden 区和 survivor0 区存活 对象复制到另一个 survivor1 区，然后清空 eden 和这个 survivor0 区，此时 survivor0 区 是空的，然后将 survivor0 区和 survivor1 区交换，即保持 survivor1 区为空， 如此往复。 
3.当 survivor1 区不足以存放 eden 和 survivor0 的存活对象时，就将存活对象直接存 放到老年代。若是老年代也满了就会触发一次 Full GC，也就是新生代、老年代都进行回收。 
4.新生代发生的 GC 也叫做 Minor GC，MinorGC 发生频率比较高(不一定等 Eden 区 满了才触发) 

(2) 年老代（Old Generation）

1.在年轻代中经历了 N 次垃圾回收后仍然存活的对象，就会被放到年老代中。因此， 可以认为年老代中存放的都是一些生命周期较长的对象。
2.内存比新生代也大很多(大概是 2 倍)，当老年代内存满时触发 Major GC 即 Full GC， Full GC 发生频率比较低，老年代对象存活时间比较长，存活率比较高。 

(3) 持久代（Permanent Generation）

用于存放静态文件，如 Java 类、方法等。持久代对垃圾回收没有显著影响，从 JDK8 以后已经废弃, 将存放静态文件，如 Java 类、方法等这些存储到了元数据区.

JVM 调优参数（了解）

这里只给出一些常见的性能调优的参数及其代表的含义。(大家记住 5.6 个就行, 并不需要 都记住.)

-Xmx3550m：设置 JVM 最大可用内存为 3550M。
 
-Xms3550m：设置 JVM 初始内存为 3550m。注意：此值一般设置成和-Xmx 相同， 以避免每次垃圾回收完成后 JVM 重新分配内存。

 -Xmn2g：设置年轻代大小为 2G。整个 JVM 内存大小=年轻代大小 + 年老代大小 + 持久代大小。此值对系统性能影响较大，Sun 官方推荐配置为整个堆的 3/8。

 -Xss256k：设置每个线程的栈大小。JDK5.0 以后每个线程栈大小为 1M，以前每个线 程栈大小为 256K。根据应用的线程所需内存大小进行调整。在相同物理内存下，减小这个 值能生成更多的线程
 

-XX:NewRatio=4:设置年轻代（包括 Eden 和两个 Survivor 区）与年老代的比值（除 去持久代）。设置为 4，则年轻代与年老代所占比值为 1：4。（该值默认为 2） 

-XX:SurvivorRatio=4：设置年轻代中 Eden 区与 Survivor 区的大小比值。设置为 4， 则两个 Survivor 区与一个 Eden 区的比值为 2:4。