《JVM由浅入深学习【四】 2023-12-24》JVM由简入深学习提升分享

1.JVM中java堆的特点及作用

• 是线程共享的一块区域
• 虚拟机启动时就创建了
• 是虚拟机中内存占用很大的一块
• 存放所有的实例对象和数组
• GC主要的作用区域
• 可分为新生代（刚创建）和老年代（存活很久）
• 新生代更细化可分为Eden，From Survivor，To Survivor，比例为8:1:1
  
• 可以通过-Xms，-Xmx调节堆大小
• 如果从分配内存的角度看，所有线程共享的 Java 堆中可以划分出多个线程私有的分配缓冲区 (Thread Local Allocation Buffer，TLAB) ，以提升对象分配时的效率
• 无法在拓展：java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
  例子：模拟OOM，设置JVM参数-Xmx128m -Xms128m，这里最大最小都设置128M，我的Customer里面有个bytes变量，一个就有1m，所以每个CUstomer都多于1M,所以运行程序customerList长度到达一定次数就OOM了
  

@Data
public class Customer {
    private int no;
    private String username;
    private BigDecimal money;
    private byte[] a = new byte[1024 * 1024]; // 这里1024*1024byte等于1m
}

public class MyTestOOM {
    public static void main(String[] args) {

        List<Customer> customerList = new ArrayList<>();
        while (true) {
            Customer customer = new Customer();
            customer.setNo(1);
            customer.setUsername("testOOM");
            customer.setMoney(new BigDecimal("1000"));
            customerList.add(customer);
            System.out.println(customerList.size());
        }
    }
}

2. JVM中对象如何在堆内存中分配

1. 指针碰撞（Bump The Poniter）：内存规整的情况下
2. 空闲列表（Free List）：内存不规整的情况下
   以上两种方式要看垃圾回收器是否有空间压缩整理的能力来决定

• 例如Serial，ParNew有有带压缩整理能力的收集器，则采用的是指针碰撞，简单高效
• 例如CMS这种基于清除（Sweep）算法的收集器时，理论上采用较为复杂的空间列表分配方式

3. 本地线程分配缓冲（TLAB）：对象创建在虚拟机中频繁发生，即使仅仅修改一个指针所指向的位置，在并发情况下也并不是线程安全的，可能出现正在给对象 A分配内存，指针还没来得及修改，对象 B 又同时使用了原来的指针来分配内存的情况;
   两种解决方案

• 同步锁定：JVM 是采用 CAS 配上失败重试的方式保证更新操作的原予性，
• 线程锁定：把内存分配的动作按照线程划分在不同的空间之中进行，即每个线程在 Java堆中预先分配一小块内存,称为本地线程分配缓冲(Thread Local Allocation Buffer,TLAB)，哪个线程要分配内存，就在哪个线程的本地缓冲区中分配，只有本地缓冲区用完了，分配新的缓存区时才需要同步锁定，虚拟机是否使用TLAB，可以通过-XX: +/-UseTLAB 参数来设定,-XX:TLABSize=512k设置大小
  
  
  java -XX:+PrintFlagsFinal来打印信息，可找到TLAB，默认开启，自动分配容量
  

3. JVM堆内存中的对象布局

• 在 HotSpot 虚拟机中，一个对象的存储结构分为 3 块区域: 对象头(Header)、:实例数据(Instance Data) 和 对齐填充(Padding)
• 对象头(Header): 包含两部分，
  • 第一部分用于存储对象自身的运行时数据，如哈希码、GC分代年龄、锁状态标志、线程持有的锁、偏向线程 ID、偏向时间戳等，32 位虚拟机占 32 bit.64 位虚拟机占 64 bit，官方称为 “Mark Word’
  • 第二部分是类型指针，即对象指向它的类的元数据指针，虚拟机通过这个指针确定这个对象是哪个类的实例，另外，如果是Java 数组，对象头中还必须有一块用于记录数组长度的数据因为普通对象可以通过 Java 对象元数据确定大小，而数组对象不可以;
• 实例数据(Instance Data): 程代码中所定义的各种成员变量类型的字段内容(包含父类继承下来的和子类中定义的);
• 对齐填充(Padding): 不是必然需要，主要是占位，保证对象大小是某个字节的整数倍，HotSpot 虚拟机，任何对象的大小都是 8 字节的整数倍。如果不是整数倍就靠这个填充