JVM相关知识

JVM主要有堆、方法区、虚拟机栈、本地方法栈、程序计数器组成

线程私有区域：

程序计数器：字节码执行的都有一个编号，就是程序计数器，解释器按这个计数器执行字码，将字节码转换为机器码给cpu运行。其二就是多线程中，也是时间片用完（会用程序计数器记录当前执行到的位置），因为有程序计数器，所以下次再获取时间片时，就可以继续接下去的操作

虚拟机栈：为虚拟机执行Java方法服务。

本地方法栈： 为虚拟机使用到的Native方法服务（本地方法一般就是Native关键字修饰，库里本来就有的方法，有的实现类是用c++实现的，直接调用方法使用就行.总结：java调用非java代码的接口）

线程共有区域（线程共享）：

堆：通过new关键字创建的对象都会使用堆内存（它是线程共享的，堆中的对象都要考虑线程安全问题，有垃圾回收机制）

方法区：类信息，类加载器、运行时常量池（当虚拟机要使用一个类时，它需要读取并解析 Class 文件获取相关信息，再将信息存入到方法区。方法区会存储已被虚拟机加载的 类信息、字段信息、方法信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码缓存等数据。）（以前有永久代、现在有元空间）

操作系统内存

直接内存（常见于NIO操作，用于数据缓冲区。分配回收成本较高，但读写性能高。不受JVM内存回收管理）

 

一、线程运行诊断

案例一：cpu占用过多

定位

（1）用top命令，定位哪个进程cpu的占用过高

（2）ps H -eo pid,tid,%cpu | grep 进程id（进一步定位那个线程引起的cpu占用过高）

（3）jstack 进程id (将线程转换为16进制，jstack命令得到结果的 nid,找到占用cpu的线程)，进一步定位到问题代码的源码行数

案例二：程序运行很长时间没有结果

可能发生死锁

(1)使用jstack 进程id 查看

(2)看到有（Found one Java-level deadlock）,定位到相应的源码行数

二、堆内存溢出（OutOfMemoryError:Java heap space）

显示指定堆内存（设置堆内存大小和最大堆内存大小）

-Xms[unit] 初始化堆内存大小

-Xmx[unit] 最大堆内存大小

例如-Xms2G 、-Xmx8G 

堆内存诊断

1、jps工具

查看当前系统中有哪些java进程

2、jmap工具

查看堆内存占用情况

3、jconsole工具

图形界面的、多功能的监测工具，可以连续检测

4、jvisualvm工具

也是图形化界面

jmap heap 进程ip(查看进程的堆内存信息，占用情况)

jconsole(命令行执行，就会弹出一个图形化界面，里面会有相应的监控信息)

案例 垃圾回收后，内存占用任然很高

使用jconsole执行垃圾回收（发现堆内存还是很高）

 

jvisualvm（弹出可视化界面）

 

 这样就能查找到占用内存高的对象

 三、元空间内存溢出OutOfMemoryError:Metaspace(1.8以前是叫永久代，1.8以后叫元空间，是方法区内的，类信息占用内存大于最大值会溢出)

永久代：

-XX：MaxPermSize=8m

元空间:

-XX：MaxMetaspaceSize=8m

三、String Table垃圾回收(intern()方法能进常量池)

-Xmx10m -XX:+PrintStringTableStatics -XX:+PrintGCDetails -verbose:gc（显示垃圾回收的信息）

StringTable 性能调优：

1、调整-XX：StringTableSize=桶个数

-Xms500m -Xmx500m -XX:+PrintStringTableStatistics -XX:StringTableSize=1009(如果读取字符串常量比较多， -XX:StringTableSize=1009把这个池调大，减少哈希冲突，使得性能提升)

2、考虑将字符串对象是否入池

四、直接内存释放原理

1、使用unsafe.allocateMemory()           释放直接内存

2、ByteBuffer的实现类内部，使用Cleaner(虚引用)来监测ByteBuffer对象，一旦ByteBuffer对象被垃圾回收，那么就会由ReferenceHandler线程通过Cleaner的clean方法调用freeMemory来释放直接内存

-XX：+DisableExplicicitGC  显示回收垃圾无效

System.gc() 执行这个是执行一次Full GC,使用上面那个参数，会无效

五、判断垃圾

1、引用计数法：每被引用一次，就计数+1，引用0就可回收

2、可达性分析：（根对象是那种不能被当成垃圾回收的对象，看对象有没有被根对象直接或间接引用，若有就不能当成垃圾回收，否则就可以被垃圾回收）

下载Memory Analyzer(MAT)工具

步骤，控制台输入：

jps  获得进程id

jmap -dump:format=b,live,file=要存储的文件名.bin 进程id

将bin文件在Mat工具中打开

 即可查看哪些对象是根对象

JAVA中的四种引用

1、强引用（A1对象）

只要沿着GC Root被引用，那就是强引用不会被回收

 

2、弱引用（通过SoftReference），如果一个对象只具有软引用，则内存空间足够，垃圾回收器就不会回收它，如果内存空间不足了，就会回收这些对象的内存。

(代码示例如下) 

-Xmx20m -XX:+PrintGCDetails -verbose:gc             打印查看垃圾回收过程

3、弱引用的特点是不管内存是否足够，只要发生 GC，都会被回收。

 

4、虚引用

必须配合引用队列使用，主要配合ByteBuffer使用，被引用对象回收时，会将虚引用入队，由Reference Handler线程调用虚引用相关方法（Unafe.freeMemory）释放直接内存

 5、终结器引用

无需手动编码，但其内部配合引用队列使用，在垃圾回收时，终结器引用入队（被引用对象暂时没有被回收），再由Finalizer线程通过终结器引用找到被引用对象并调用它的finalize方法，第二次GC才能回收被引用对象

 六、垃圾回收算法

1、标记清除（缺点：会产生垃圾碎片）

2、标记整理

3、复制算法（缺点，内存只能有一半被使用）

七、 垃圾回收器

1、串行垃圾回收器（只有一个线程进行GC）

-XX:+UseSerialGC=Serial + SerialOld (新生代用复制算法，老年代用标记-整理算法)

 

2、吞吐量优先 

并行垃圾回收器（多个线程一起进行垃圾回收）

-XX:+UseParallelGC  -XX:+UseParallelOldGC   (只要开启其中一个，就会开启另一个)

 参数：自适应调整新生代大小、调整垃圾回收时间与总时间比例、最大暂停毫秒数、线程数

 3、响应时间优先

-XX:+UseConcMarkSweepGC (用户工作线程与垃圾线程一起并行，工作在老年代的垃圾回收器)

与-XX:+UseParNewGC~SerialOld 一起使用的（当垃圾回收器出现问题，它就会退化为SerialOld）

 参数

 

 4、G1垃圾回收器(JDK9被设为默认回收器)

适用场景

同时注重吞吐量和低延迟，默认暂停目标是200ms

超大堆内存，会将堆划分为多个大小相等的Region

整体上是标记+整理算法，两个区域之间是复制算法

-XX:+UseG1GC

 

垃圾回收过程

 

复制到幸存区

 

 

 

 去重

 

 

 七、GC调优 

去 官网查看 

或者用命令行查看

（1）调优领域

1、内存

2、锁竞争

3、cpu占用

4、io

（2）确定目标

1、低延迟还是高吞吐量，选择合适的回收器

2、CMS、G1、ZGC

3、ParallelGC

（3）最快的GC是不发生GC

1、查看FullGC前后的内存占用，考虑下面几个问题

  数据是不是太多

  数据表示是否太臃肿

  是否存在内存泄漏 

八、新生代调优

新生代

内存不是占越大越好，差不多25%-50%之间

幸存区

1、幸存区要大到能保留（当前活跃对象+需要晋升的对象）

2、（因为幸存区是复制算法，需要复制来复制去）

老年代调优

 案例

案例1 Full GC 和 Minor GC频繁 

新生代内存不足， 当业务高峰期来临，大量对象被创建，幸存区不够，大量对象被放到老年区，导致老年区也满了触发FullGC。

所以增大新生代内存，幸存区内存调大，阈值调高。

案例2 请求高峰期发送FullGC,单次暂停时间特别长（CMS）

重新标记前先对垃圾进行清理

 案例3 老年代充裕情况下，发生Full GC(CMS jdk1.7)

1.7及以前 永久代空间不足也会导致Full GC

1.8 元空间不足也会导致Full GC