3.jvm篇---重点知识掌握
重要说明本文不是系统的学习JVM，只是针对重要部分来学习
1JVM组成
JVM内存包含两个子系统和两个组件，两个子系统是：Classloader子系统和Executionengine(执行引擎)子系统；两个组件分别是：Runtimedataarea(运行时数据区域)组件和Nativeinterface(本地库接口)组件
2 java虚拟机运行时数据区
- 栈内存溢出包括 StackOverflowError和OutOfMemoryError。StackOverflowError：线程请求的栈深度大于虚拟机所允许的深度。OutOfMemoryError：如果虚拟机栈可以动态扩展，而扩展时无法申请到足够的内
- 堆内存溢出是OutOfMemoryError。如果堆中没有内存完成实例分配，并且堆也无法再扩展时，抛出OutOfMemoryError异常
3 垃圾回收机制
3.1 手动执行GC:
System.gc(); // 手动回收垃圾
3.2 finalize方法作用
finalize()方法是在每次执行GC操作之前时会调用的方法，可以用它做必要的清理工作。
它是在Object类中定义的，因此所有的类都继承了它。子类覆盖finalize()方法以整理系统资源或者执行其他清理工作。finalize()方法是在垃圾收集器删除对象之前对这个对象调用的。
package com.sheng;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Test test = new Test();
test = null;
System.gc(); // 手动回收垃圾
}
@Override
protected void finalize() throws Throwable {
// gc回收垃圾之前调用
System.out.println("gc回收垃圾之前调用的方法");
}
}
3.3 新生代、老年代、元空间的区别
1）共享内存区划分
1.8之前 有持久代，1.8以及之后就没了叫做元空间
- 元空间 物理内存
- Java堆 = 老年代 + 新生代
- 新生代 = Eden + S0 + S1
2）一些参数的配置
- 默认的，新生代 ( Young ) 与老年代 ( Old ) 的比例的值为 1:2 ，可以通过参数 –XX:NewRatio 配置。
- 默认的，Edem : from : to = 8 : 1 : 1 ( 可以通过参数 –XX:SurvivorRatio 来设定)
- Survivor区中的对象被复制次数为15(对应虚拟机参数 -XX:+MaxTenuringThreshold)
3)为什么要分为Eden和Survivor?为什么要设置两个Survivor区？
- 如果没有Survivor，Eden区每进行一次Minor GC，存活的对象就会被送到老年代。老年代很快被填满，触发Major GC.老年代的内存空间远大于新生代，进行一次Full GC消耗的时间比Minor GC长得多,所以需要分为Eden和Survivor。
- Survivor的存在意义，就是减少被送到老年代的对象，进而减少Full GC的发生，Survivor的预筛选保证，只有经历16次Minor GC还能在新生代中存活的对象，才会被送到老年代。
- 设置两个Survivor区最大的好处就是解决了碎片化，刚刚新建的对象在Eden中，经历一次Minor GC，Eden中的存活对象就会被移动到第一块survivor space S0，Eden被清空；等Eden区再满了，就再触发一次Minor GC，Eden和S0中的存活对象又会被复制送入第二块survivor space S1（这个过程非常重要，因为这种复制算法保证了S1中来自S0和Eden两部分的存活对象占用连续的内存空间，避免了碎片化的发生）
3.4JVM中一次完整的GC流程是怎样的，对象如何晋升到老年代
思路： 先描述一下Java堆内存划分，再解释Minor GC，Major GC，full GC，描述它们之间转化流程。
-
Java堆 = 老年代 + 新生代
-
新生代 = Eden + S0 + S1
==为何这样划分：==这样划分的目的是为了使 JVM 能够更好的管理堆内存中的对象，包括内存的分配以及回收。
新生代中，每次垃圾收集时都发现大批对象死去，只有少量对象存活，便采用了复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。
而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须采用“标记-清理”或者“标记-整理”算法。 -
当 Eden 区的空间满了， Java虚拟机会触发一次 Minor GC，以收集新生代的垃圾，存活下来的对象，则会转移到 Survivor区。
-
大对象（需要大量连续内存空间的Java对象，如那种很长的字符串）直接进入老年态；
-
如果对象在Eden出生，并经过第一次Minor GC后仍然存活，并且被Survivor容纳的话，年龄设为1，每熬过一次Minor GC，年龄+1，若年龄超过一定限制（15），则被晋升到老年态。即长期存活的对象进入老年态。
-
老年代满了而无法容纳更多的对象，Minor GC 之后通常就会进行Full GC，Full GC 清理整个内存堆 – 包括年轻代和年老代。
-
Major GC 发生在老年代的GC，清理老年区，经常会伴随至少一次Minor GC，比Minor GC慢10倍以上。
4 垃圾收集有哪些算法，各自的特点。
4.1 引用计数算法（Reference counting）
每个对象在创建的时候，就给这个对象绑定一个计数器。每当有一个引用指向该对象时，计数器加一；每当有一个指向它的引用被删除时，计数器减一。这样，当没有引用指向该对象时，计数器为0就代表该对象死亡，这时就应该对这个对象进行垃圾回收操作。
引用计数法的优点：
- 引用计数算法的实现简单，判定效率也很高。
引用计数法的缺点：
主流的Java虚拟机里面没有选用引用计数算法来管理内存，其中最主要的原因是它很难解决对象之间相互循环引用的问题。
例如：
package com.lijie;
public class Test {
public Object object = null;
public static void main(String[] args) {
Test a = new Test();
Test b = new Test();
/**
* 循环引用，此时引用计数器法失效
*/
a.object = b;
b.object = a;
a = null;
b = null;
}
}
引用计数法的应用场景：
建议不要用
4.2 标记–清除算法
为每个对象存储一个标记位，记录对象的状态（活着或是死亡）。
分为两个阶段，一个是标记阶段，这个阶段内，为每个对象更新标记位，检查对象是否死亡；第二个阶段是清除阶段，该阶段对死亡的对象进行清除，执行 GC 操作。
标记清除算法的优点：
- 是可以解决循环引用的问题
- 必要时才回收(内存不足时)
标记–整理算法缺点： - 压缩阶段，由于移动了可用对象，需要去更新引用。
标记–整理算法应用场景： - 该算法一般应用于老年代,因为老年代的对象生命周期比较长。
4.3 标记–整理算法
标记清除算法和标记压缩算法非常相同，但是标记压缩算法在标记清除算法之上解决内存碎片化（有些人叫"标记整理算法"为"标记压缩算法"）
标记-整理法是标记-清除法的一个改进版。同样，在标记阶段，该算法也将所有对象标记为存活和死亡两种状态；不同的是，在第二个阶段，该算法并没有直接对死亡的对象进行清理，而是将所有存活的对象整理一下，放到另一处空间，然后把剩下的所有对象全部清除。这样就达到了标记-整理的目的。
标记–整理算法优点：
- 解决标记清除算法出现的内存碎片问题，
标记–整理算法缺点： - 压缩阶段，由于移动了可用对象，需要去更新引用。
标记–整理算法应用场景：
该算法一般应用于老年代,因为老年代的对象生命周期比较长。
4.4 复制算法
该算法将内存平均分成两部分，然后每次只使用其中的一部分，当这部分内存满的时候，将内存中所有存活的对象复制到另一个内存中，然后将之前的内存清空，只使用这部分内存，循环下去。
这个算法与标记-整理算法的区别在于，该算法不是在同一个区域复制，而是将所有存活的对象复制到另一个区域内。
复制算法的优点：
- 在存活对象不多的情况下，性能高，能解决内存碎片和java垃圾回收算法之-标记清除 中导致的引用更新问题。
复制算法的缺点
-
会造成一部分的内存浪费。不过可以根据实际情况，将内存块大小比例适当调整；如果存活对象的数量比较大，复制算法的性能会变得很差。
复制算法的应用场景： -
复制算法一般是使用在新生代中，因为新生代中的对象一般都是朝生夕死的，存活对象的数量并不多，这样使用复制算法进行拷贝时效率比较高。
-
jvm将Heap（堆）内存划分为新生代与老年代。又将新生代划分为Eden与2块Survivor Space(幸存者区) ，然后在Eden –>Survivor Space 与To Survivor之间实行复制算法。
-
不过jvm在应用复制算法时，并不是把内存按照1:1来划分的，这样太浪费内存空间了。一般的jvm都是8:1。也即是说,Eden区:From区:To区域的比例是始终有90%的空间是可以用来创建对象的,而剩下的10%用来存放回收后存活的对象
4.5 分代算法（主要的算法就是上面四种，这个是附加的）
这种算法，根据对象的存活周期的不同将内存划分成几块，新生代和老年代，这样就可以根据各个年代的特点采用最适当的收集算法。可以用抓重点的思路来理解这个算法。
新生代对象朝生夕死,对象数量多，只要重点扫描这个区域，那么就可以大大提高垃圾收集的效率。另外老年代对象存储久，无需经常扫描老年代，避免扫描导致的开销。
新生代
在新生代，每次垃圾收集器都发现有大批对象死去，只有少量存活，采用复制算法，只需要付出少量存活对象的复制成本就可以完成收集。
老年代
而老年代中因为对象存活率高、没有额外空间对它进行分配担保，就必须“标记清除法或者标记整理算法进行回收。
5 垃圾收集器
- Serial收集器 /ˈsɪriəl/： 单线程的收集器，收集垃圾时，必须stop the world，使用复制算法。
- ParNew收集器： Serial收集器的多线程版本，也需要stop the world，复制算法。
- Parallel Scavenge收集器 /ˈpærəlel/ /ˈskævɪndʒ/： 新生代收集器，复制算法的收集器，并发的多线程收集器，- 目标是达到一个可控的吞吐量。如果虚拟机总共运行100分钟，其中垃圾花掉1分钟，吞吐量就是99%。
- Serial Old收集器： 是Serial收集器的老年代版本，单线程收集器，使用标记整理算法。
- Parallel Old收集器： 是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多线程，标记-整理算法。
- CMS(Concurrent Mark Sweep) 收集器： 是一种以获得最短回收停顿时间为目标的收集器，标记清除算法，运作过程：初始标记，并发标记，重新标记，并发清除，收集结束会产生大量空间碎片。
- G1收集器：分代收集器 当今收集器技术发展最前沿成果之一，是一款面向服务端应用的垃圾收集器。G1可以说是CMS的终极改进版，解决了CMS内存碎片、更多的内存空间登问题。虽然流程与CMS比较相似，但底层的原理已是完全不同。
- 能充分利用多CPU、多核环境下的硬件优势；
- 可以并行来缩短(Stop The World)停顿时间；
- 也可以并发让垃圾收集与用户程序同时进行；
- 分代收集，收集范围包括新生代和老年代
- 能独立管理整个GC堆（新生代和老年代），而不需要与其他收集器搭配；
- 能够采用不同方式处理不同时期的对象；
- 应用场景可以面向服务端应用，针对具有大内存、多处理器的机器；
- 采用标记-整理 + 复制算法来回收垃圾
jdk1.8 默认垃圾收集器Parallel Scavenge（新生代）+Parallel Old（老年代）
jdk1.9 默认垃圾收集器G1
6 如何判断对象是否存活
- 引用计数法
不建议使用 - 可达性分析法
该种方法是从GC Roots开始向下搜索，搜索所走过的路径为引用链。当一个对象到GC Roots没用任何引用链时，则证明此对象是不可用的，表示可以回收
7 JVM参数配置
7.1 JVM内存参数简述
#常用的设置
-Xms：初始堆大小，JVM 启动的时候，给定堆空间大小。
-Xmx：最大堆大小，JVM 运行过程中，如果初始堆空间不足的时候，最大可以扩展到多少。
-Xmn：设置堆中年轻代大小。整个堆大小=年轻代大小+年老代大小+持久代大小。
-XX:NewSize=n 设置年轻代初始化大小大小
-XX:MaxNewSize=n 设置年轻代最大值
-XX:NewRatio=n 设置年轻代和年老代的比值。如: -XX:NewRatio=3，表示年轻代与年老代比值为 1：3，年轻代占整个年轻代+年老代和的 1/4
-XX:SurvivorRatio=n 年轻代中 Eden 区与两个 Survivor 区的比值。注意 Survivor 区有两个。8表示两个Survivor :eden=2:8 ,即一个Survivor占年轻代的1/10，默认就为8
-Xss：设置每个线程的堆栈大小。JDK5后每个线程 Java 栈大小为 1M，以前每个线程堆栈大小为 256K。
-XX:ThreadStackSize=n 线程堆栈大小
-XX:PermSize=n 设置持久代初始值
-XX:MaxPermSize=n 设置持久代大小
-XX:MaxTenuringThreshold=n 设置年轻带垃圾对象最大年龄。如果设置为 0 的话，则年轻代对象不经过 Survivor 区，直接进入年老代。
#下面是一些不常用的
-XX:LargePageSizeInBytes=n 设置堆内存的内存页大小
-XX:+UseFastAccessorMethods 优化原始类型的getter方法性能
-XX:+DisableExplicitGC 禁止在运行期显式地调用System.gc()，默认启用
-XX:+AggressiveOpts 是否启用JVM开发团队最新的调优成果。例如编译优化，偏向锁，并行年老代收集等，jdk6纸之后默认启动
-XX:+UseBiasedLocking 是否启用偏向锁，JDK6默认启用
-Xnoclassgc 是否禁用垃圾回收
-XX:+UseThreadPriorities 使用本地线程的优先级，默认启用
等等等......
7.2 JVM的GC收集器设置
-XX:+UseSerialGC:设置串行收集器，年轻带收集器
-XX:+UseParNewGC:设置年轻代为并行收集。可与 CMS 收集同时使用。JDK5.0 以上，JVM 会根据系统配置自行设置，所以无需再设置此值。
-XX:+UseParallelGC:设置并行收集器，目标是目标是达到可控制的吞吐量
-XX:+UseParallelOldGC:设置并行年老代收集器，JDK6.0 支持对年老代并行收集。
-XX:+UseConcMarkSweepGC:设置年老代并发收集器
-XX:+UseG1GC:设置 G1 收集器，JDK1.9默认垃圾收集器
8类加载的过程。
程序主动使用某个类时，如果该类还未被加载到内存中，则JVM会通过加载、连接、初始化3个步骤来对该类进行初始化。如果没有意外，JVM将会连续完成3个步骤，所以有时也把这个3个步骤统称为类加载或类初始化。
Jvm执行class文件
- 加载：根据查找路径找到相应的 class 文件然后导入；
- 验证：检查加载的 class 文件的正确性；
- 准备：给类中的静态变量分配内存空间；
- 解析：虚拟机将常量池中的符号引用替换成直接引用的过程。符号引用就理解为一个标示，而在直接引用直接指向内存中的地址；
- 初始化：对静态变量和静态代码块执行初始化工作。
总结就是：初始化是为类的静态变量赋予正确的初始值
9有哪些类加载器。
1.启动（Bootstrap）类加载器
2.扩展（Extension）类加载器
3.系统类加载器
4.自定义加载器
-
根类加载器（bootstrap class loader）
它用来加载 Java 的核心类，是用原生代码来实现的，并不继承自 java.lang.ClassLoader（负责加载$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class，由C++实现，不是ClassLoader子类）。由于引导类加载器涉及到虚拟机本地实现细节，开发者无法直接获取到启动类加载器的引用，所以不允许直接通过引用进行操作。 -
扩展类加载器（extensions class loader）
扩展类加载器是指Sun公司(已被Oracle收购)实现的sun.misc.Launcher$ExtClassLoader类，由Java语言实现的，是Launcher的静态内部类，它负责加载/lib/ext目录下或者由系统变量-Djava.ext.dir指定位路径中的类库，开发者可以直接使用标准扩展类加载器。 -
系统类加载器（system class loader）
被称为系统（也称为应用）类加载器，它负责在JVM启动时加载来自Java命令的-classpath选项、java.class.path系统属性，或者CLASSPATH换将变量所指定的JAR包和类路径。程序可以通过ClassLoader的静态方法getSystemClassLoader()来获取系统类加载器。如果没有特别指定，则用户自定义的类加载器都以此类加载器作为父加载器。由Java语言实现，父类加载器为ExtClassLoader。（Java虚拟机采用的是双亲委派模式即把请求交由父类处理，它一种任务委派模式，）
类加载器加载Class大致要经过如下8个步骤：
- 检测此Class是否载入过，即在缓冲区中是否有此Class，如果有直接进入第8步，否则进入第2步。
- 如果没有父类加载器，则要么Parent是根类加载器，要么本身就是根类加载器，则跳到第4步，如果父类加载器存在，则进入第3步。
- 请求使用父类加载器去载入目标类，如果载入成功则跳至第8步，否则接着执行第5步。
- 请求使用根类加载器去载入目标类，如果载入成功则跳至第8步，否则跳至第7步。
- 当前类加载器尝试寻找Class文件，如果找到则执行第6步，如果找不到则执行第7步。
- 从文件中载入Class，成功后跳至第8步。
- 抛出ClassNotFountException异常。
- 返回对应的java.lang.Class对象
10双亲委派模型。
双亲委派机制，其工作原理的是，如果一个类加载器收到了类加载请求，它并不会自己先去加载，而是把这个请求委托给父类的加载器去执行，如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，依次递归，请求最终将到达顶层的启动类加载器，如果父类加载器可以完成类加载任务，就成功返回，倘若父类加载器无法完成此加载任务，子加载器才会尝试自己去加载，这就是双亲委派模式，即每个儿子都很懒，每次有活就丢给父亲去干，直到父亲说这件事我也干不了时，儿子自己才想办法去完成。
双亲委派机制的优势：采用双亲委派模式的是好处是Java类随着它的类加载器一起具备了一种带有优先级的层次关系，通过这种层级关可以避免类的重复加载，当父亲已经加载了该类时，就没有必要子ClassLoader再加载一次。其次是考虑到安全因素，java核心api中定义类型不会被随意替换，假设通过网络传递一个名为java.lang.Integer的类，通过双亲委托模式传递到启动类加载器，而启动类加载器在核心Java API发现这个名字的类，发现该类已被加载，并不会重新加载网络传递的过来的java.lang.Integer，而直接返回已加载过的Integer.class，这样便可以防止核心API库被随意篡改。
11 类加载器间的关系
我们进一步了解类加载器间的关系(并非指继承关系)，主要可以分为以下4点
启动类加载器，由C++实现，没有父类。
拓展类加载器(ExtClassLoader)，由Java语言实现，父类加载器为null
系统类加载器(AppClassLoader)，由Java语言实现，父类加载器为ExtClassLoader
自定义类加载器，父类加载器肯定为AppClassLoader。
12 JVM可视化工具
visualVm
位于 JDK 根目录的 bin 文件夹下的jvisualvm.exe
详细请下面连接
https://blog.csdn.net/weixin_43122090/article/details/105093777
其他
https://blog.csdn.net/qq_41701956/article/details/100074023