JVM入门学习
文章目录
- 一、JVM的位置
- 二、jvm的体系结构
- 三、类加载器
- 四、Native
- 五、方法区
- 六、栈（堆栈）
- 七、堆（重点）
- 八、使用JPofiler工具分析OOM原因
- 九、GC垃圾回收算法
-
- GC算法：引用计数法
- GC算法 ：复制算法
- GC标记-清除算法
- GC标记-压缩算法
- GC 算法总结
一、JVM的位置
程序通过java XX.class运行，这个命令是JRE的命令，JRE中包括JVM，而JRE是建立在操作系统上使用的，操作系统又是基于硬件为基础的。
二、jvm的体系结构
详细体系结构：
三、类加载器
这里的Car.class是.class文件，经过类加载器进行加载和初始化变成Class类，再通过实例化变为对象。
Class Loader的三个阶段（类加载的三个阶段）
1.加载阶段
- 将编译好的class文件加载到内存中（方法区），然后会生成一个代表这个类的Class对象。
2.链接阶段
- 会为静态变量分配内存并设置默认值。
3.初始化阶段
- 执行类构造器()进行初始化赋值。
java自带的类加载器
启动类加载器（Bootstrap ClassLoader）
又名根类加载器或引导类加载器，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，例：rt.jar
拓展类加载器（Extension ClassLoader）
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
系统类加载器（Application ClassLoader）
又名应用类加载器，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
双亲委派机制
步骤：
- 类加载器收到加载请求
- 不会自己去加载，把请求委托给父类加载器，如果父类加载器还存在其父类加载器，则进一步向上委托，最终将到达顶层的启动类加载器，也就是上图app->ext->boot(boot是顶层父类)
- 如果父类可以完成加载任务，就成功返回
- 如果完不成，子加载器才会尝试自己去加载
（34步其实就是boot->ext->app的过程）
优点：避免重复加载 + 避免核心类篡改
四、Native
程序中使用：private native void start0();
native关键字的作用
native代表本地，java是用c++开发的，带了native关键字的说明java的作用范围达不到了，回去调用底层c语言的库！
会进入本地方法栈
调用本地方法接口 JNI java native Interface
JNI的作用：扩展java的使用范围，融合不同的编程语言为java使用
java诞生的时候，c和c++横行，想要立足，就要去学会调用c和c++的程序
它在内存区专门开辟了一块标记区域 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。
五、方法区
重点：
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，与方法区无关
static final student.Class 字符串
qinjiang字符串就是常量池中的内容
上图的123就是实际变量
六、栈（堆栈）
栈：后进先出，每个线程都有自己的栈（线程独享），栈内存主管程序的运行，生命周期和线程同步，线程结束，栈内存也就是释放。
对于栈来说不存在垃圾回收机制，一旦线程结束，栈就结束
栈内存中运行:8大基本类型+对象引用+实例的方法.
七、堆（重点）
一个JVM只有一个堆内存,堆内存的大小是可以调节的,类加载器读取类文件后,一般会把类,方法,常量,变量,我们所有引用类型的真实对象,放入堆中。
堆内存细分为三个区域:
- 新生区(伊甸园区):Young/New
- 养老区old
- 永久区Perm（元空间）
新生区
类的诞生,成长和死亡的地方
分为:
- 伊甸园区:所有对象都在伊甸园区new出来
- 幸存0区和幸存1区:轻GC之后存下来的
老年区(养老区)
多次轻GC存活下来的对象放在老年区
真理:经过研究，99%的对象都是临时对象!
永久区
注意：
元空间：逻辑上存在，物理上不存在 ，因为：存储在本地磁盘内,不占用虚拟机内存
默认情况下,JVM使用的最大内存为电脑总内存的四分之一,JVM使用的初始化内存为电脑总内存的六十四分之一.
总结
- 栈：
8大基本类型+对象引用+实例的方法. - 堆：存放由new创建的对象和数组
- 方法区：静态变量、常量、类信息（构造方法、接口定义）、运行时的常量池
深入理解堆
首先堆存放的是实例变量，成员变量存放在方法区的常量池中。
下图的qinjiang是放在常量池中。qinjiag是放在堆中。
例子：
String str = “a”;
String strr = “bc”;
String str1 = "abc"; //定义字符串变量str1
String str2 = "abc"; //定义字符串变量str2
String str3 = new String("abc"); //以new的方式定义字符串变量str3
String str4 = new String("abc");//以new的方式定义字符串变量str4
String str5 = str + strr;
String str6 = “a” + “bc”;
结果：
str1 ==str2 true;
str2 ==str3 false;
str3 ==str4 false；
str1 == str5 false;
str1.equals(str5) true;
str1==str6 true;
讲解：
·‘==’比较的是地址
str1 和 str2显然指向的是String中常量池中的一个地址。（何灵鸿上次发的String的两种创建方式）
equals比较的是内容
① 由于地址相同，所以true
② 由于str3 使用的new ，相当于在String类堆中创建了一个堆地址。而str2的地址则是在常量池中。地址对不上，因此false
③ 和②的原理是一样的，相当于new了两个对象，也就是各自拥有了自己的地址。因此false。
④ str5使用的是字符串变量的相加。当看String的源码的时候，你会发现str.append()方法。本质上是先new 一个Stringbuilder对象，然后使用这个对象进行append，最后Builder对象toStirng回到String类型。也就是地址发生了变化。
结果：
⑤ 比较的是内容，所以为true
⑥ 也许看到这个会感到迷茫，一开始我也迷茫。后来一想，这种情况str6则是在常量池中进行的拼接（若存在，则直接指向；若不存在，拼接创建）
讲解总结
String str1 = “abc”;
这种创建是指向的是String中常量池中的一个地址。
String str3 = new String(“abc”);
这种创建是在String类堆中创建了一个堆地址。
八、使用JPofiler工具分析OOM原因
常用调优工具：jvisualVM Arthas（阿里的，常用！！！）
OOM：OutOfMemory
首先idea需要安装JPofiler插件然后windows安装JPofiler软件。
再将插件绑定到软件上。
测试：
添加参数运行程序：
-Xms1m -Xmx1m -XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError:当出现OOM错误，会生成一个dump文件（进程的内存镜像）
在项目目录下找到dump文件，双击打开
可以看到什么占用了大量的内存
这里可以看到哪一行代码出现问题
常见JVM调优参数
配置参数 功能
-Xms 初始堆大小。如：-Xms256m
-Xmx 最大堆大小。如：-Xmx512m
-Xmn 新生代大小。通常为 Xmx 的 1/3 或 1/4。新生代 = Eden + 2 个 Survivor 空间。
实际可用空间为 = Eden + 1 个 Survivor，即 90%
-XX:NewRatio 新生代与老年代的比例，如 –XX:NewRatio=2，则新生代占整个堆空间的1/3，老年代占2/3
-XX:SurvivorRatio 新生代中 Eden 与 Survivor 的比值。默认值为 8。即 Eden 占新生代空间的 8/10，另外两个 Survivor 各占 1/10
-XX:+PrintGCDetails 打印 GC 信息
-XX:+HeapDumpOnOutOfMemoryError 让虚拟机在发生内存溢出时 Dump 出当前的内存堆转储快照，以便分析用
九、GC垃圾回收算法
JVM进行垃圾回收的区域
新生代（Eden、Survivor from、Survivor to)、老年代。
大部分GC都在新生代中发生。
新生代发生的GC叫Major GC，老年代发生的GC叫Full GC，Full GC至少伴随着一次Major GC。
GC算法：引用计数法
也就是一个对象有一个计数器，来计数对象被调用的次数，被调用次数少的就会被GC
计数器本身也会有消耗
不是很常用
GC算法 ：复制算法
年轻代（新生区）主要包括：edem伊甸园 幸存区 from 幸存区 to
年轻代的GC主要使用复制算法（负责Survivor from、 to两区的复制）
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-SS0U2zgc-1645585567535)(C:\Users\Administrator\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20220221205450632.png)]
1、每次GC都会将Eden活的对象转移到幸存区中：一旦Eden区被GC后，就是空的！
2、幸存区from中的内容转移到幸存区to，to变成from，所以edem的垃圾也是转移到新的from（
to一定是空的！！！）3、当一个对象经历15次GC后，都还没有死，就进入老年代
好处：没有内存碎片
坏处：浪费了一块内存空间。（多了一块空间to区永远是空的）（如果在极端情况下，对象100%存活，这样就不好 因而新生代采用该算法）
GC标记-清除算法
此算法执行分两阶段。第一阶段从引用根节点开始标记可回收对象，第二阶段遍历整个堆，把未标记的对象清除。
优点：不会浪费内存空间
缺点：此算法需要暂停整个应用，同时，会产生内存碎片
GC标记-压缩算法
此算法结合了“标记-清除”和“复制”两个算法的优点。也是分两阶段，第一阶段从根节点开始标记所有可回收对象，第二阶段遍历整个堆，清除未标记对象并且把存活对象“压缩”到堆的其中一块，按顺序排放。
此算法避免了“标记-清除”的碎片问题，同时也避免了“复制”算法的空间问题。
GC 算法总结
内存效率（时间复杂度）：复制算法>标记清除算法>标记整理算法
内存整齐度：复制算法=标记整理算法>标记清除算法
内存利用率：标记整理算法=标记清除算法>复制算法
GC使用分代收集算法
年轻代：存活率低，所以采用复制算法
老年代：区域大，存活率高 使用标记清除算法+标记整理算法混合实现