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01_JVM原理与最佳实战总结流程图版

2021-08-26 15:08:35   1  举报

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JVM学习总结

JVM

作者其他创作

大纲/内容

Region（新生代-Eden区）

Java虚拟机栈

2、将.java文件编译成.class文件

Minor GCYoung GC

JVM运行内存图

.java文件

Region

工作线程

Bootstrap ClassLoader

类加载器

.class文件

Region（老年代）

5、给类分配一定的内存空间，也就是类变量分配空间，并设置一个默认的初始值

垃圾回收线程

类加载

1、自底向上检查类是否已经加载

程序计数器

die Object6

survivor2(或from space)

Region（未分配）

方法区

Region（新生代）

Person p = 堆地址引用

被哪些变量引用的对象是不能回收的?通过一系列称为“GC Roots”的根对象作为起始节点集，从这些节点开始，根据引用关系向下搜索，搜索过程所走过的路径称为“引用链”（Reference Chain），如果某个对象到GC Roots间没有任何引用链相连，或者用图论的话来说就是从GC Roots到这个对象不可达时，则证明此对象是不可能再被使用的。

记录指令位置

从上面的这张图里面可以看出，对象在内存中的结构主要包含以下几个部分：Mark Word(标记字段)：对象的Mark Word部分占4个字节，其内容是一系列的标记位，比如轻量级锁的标记位，偏向锁标记位等等。Klass Pointer（Class对象指针）：Class对象指针的大小也是4个字节，其指向的位置是对象对应的Class对象（其对应的元数据对象）的内存地址对象实际数据：这里面包括了对象的所有成员变量，其大小由各个成员变量的大小决定，比如：byte和boolean是1个字节，short和char是2个字节，int和float是4个字节，long和double是8个字节，reference是4个字节。对齐：最后一部分是对齐填充的字节，按8个字节填充。

Extension ClassLoader

Load CLASSPATH或-Djava.class.path所指定的目录下的类和jar包

Load JRE\\lib\t.jar或者-Xbootclasspath选项指定的jar包

ReplicaManager replicaManager

main线程

小于

初始化

老年代的标记-清除-整理算法

Region（新生代-Survivor区-S2）

否

调用方法压栈

老年代可用的内存空间，是否大于新生代所有对象的总大小？

未垃圾回收

开始

判断\"-XX:-HandlePromotionFailure”参数是否设置

通过java.lang.ClassLoader的子类自定义加载class

本地库接口

进行Minor GC

JVM配置1、我们的系统需要部署多少台机器?2、每台机器需要多大的内存空间?3、每台机器上启动的JVM需要分配多大的堆内存空间?流程1、梳理业务流程2、梳理出创建对象的地方3、梳理一个业务中每秒会创建多少个对象，每个对象占用多大空间？4、一个完整的业务流程需要处理多久，也就是创建的对象会在内存里存活多久？5、梳理整个系统每秒创建多少个对象，占用多大空间6、计算出1小时进行一次Minor GC 堆内存应该设置为多大？7、如果业务搞活动，访问量增加10倍会怎么样？参考011、案例实战：每日百万交易的支付系统，如何设置JVM堆内存大小？

堆

回收垃圾之后

JVM堆内存详细划分

2、自顶向下尝试加载类

JVM堆设置1. -Xms: Java堆内存的大小2. -Xmx: Java堆内存的最大大小3. -Xmn: Java堆内存中的新生代大小，扣除新生代剩下的就是老年代的内存大了4. -XX:PermSize:永久代大小5. -XX:MaxPermSize:永久代最大大小6. -Xss:每个线程的栈内存大小设置如下-Xms512M -Xmx512M -Xmn256M -Xss1M

JVM运行时数据

说明：此设计可避免多层级的加载器结构重复加载某些类

准备

验证

Virtual-伸缩区

......

isLocalDataCorrupt方法栈帧

Region（新生代-Eden区）

Major GC

是

Tenured

说明：所谓STW就是stop the word，就像现实世界突然静止一样，在Java的世界就是工作线程停止工作的意思。

进行Full GC

Region（新生代-Survivor区-S1）

.......

Full GC：Major GC时会触发Minor GC 所以称Major GC为Full GC

2、并发标记：从上一步被标记的对象开始，进行可达性分析组成“关系网”，不需要STW

Load JRE\\lib\\ext\\*.jar或 -Djava.ext.dirs指定目录下的jar包

年轻代内存划分

main()线程Java虚拟机栈

Young区被划分为三部分，一个Eden区和两个大小严格相同的Survivor区，其中Survivor区间中，某一时刻只有其中一个是不使用的，另外一个留做垃圾收集时复制对象用，在Youn区间变满的时候，minor GC就会将存活的对象移到空闲的Survivor区间中，根据JVM的策略，在经过几次垃圾收集后，仍然存活于Survivor的对象将被移动到Tenured区间。从图中可以清楚的看到他们的关系是8：1。那为什么Eden占用这么多呢？因为对象都会在Eden区创建。每次只使用Eden区和一个Survivor区，当这两个区满了之后就会将还存活的对象复制到另一个空白区(MINOR GC)，大家是不是在想那空间怎么会够用呢？其实年轻代的对象有98%都是朝生夕死的，因为大部分产生垃圾的地方就是java类中的方法里，方法里创建的对象，在方法结束一般就成为垃圾对象。所以根本不用担心不够用，这也是为什么比例是8：1而不是1：1的原因。而且！就算是不够用，我们不是还有年老代吗！

默认新生代对堆内存的占比是5%最多占比不会超过60%

Object5

年老代 | Tenured

程序员

线程的栈内存-Xss

java程序运行流程

软引用：就是把\"ReplicaManager” 实例对象用一个\"SoftReference\" 软引用类型的对象给包裹起来了，此时这个\"replicaManager\" 变量对\"ReplicaManager” 对象的引用就是软引用了。正常情况下垃圾回收是不会回收软引用对象的，但是如果你进行垃圾回收之后，发现内存空间还是不够存放新的对象，内存都快溢出了此时就会把这些软引用对象给回收掉，哪怕他被变引用了，但是因为他是软引用，所以还是要回收。

span style=\"font-size: inherit;\

新生代-Xmn

新生代使用的垃圾回收算法是复制。未回收垃圾图中分为了两个部分，每次只使用其中的一部分（这里不是完全按照刚刚伊甸园和空白区的占用比例来讲，可以理解为通用版）。当这部分满了后，就会将还存活的复制到另一个区，再将这个区清空，如回收垃圾之后图。

加载

4、根据Java虚拟机规范，来校验你加载进来\".class\"文件中的内容，是否符台指定的规范

可达性分析的基本思路就是：通过将一些称为\"GC Roots\"的对象作为起始点，从这些节点开始搜索，搜索和该节点发生直接或者间接引用关系的对象，将这些对象以链的形式组合起来，形成一张“关系网”，又叫做引用链。最后垃圾收集器就回收一些不在这张关系网上的对象。连接GC Roots对象的object是确定还存活的对象，而右边的die obj由于和GCROOTS没有关系，所以会标记为可回收的对象。目前主流的商用虚拟机用的都是类似的方法。那什么对象才能作为“GC Roots”呢？在java中，有四种对象可以作为“GC Roots” 1：栈帧中的引用对象，也就是方法里创建的引用的对象。（栈中的） 2：静态属性引用的对象。（方法区中的） 3：常量引用的对象。（方法区中的） 4：本地方法栈中JNI引用的对象。（本地方法栈中的）

G1的核心设计思路：把内存拆分为大量小Region，以及追踪每个Region中可以回收的对象大小和预估时间，最后在垃圾回收的时候，尽量把垃圾回收对系统造成的影响控制在你指定的时间范围内，同时在有限的时间内尽回收尽可能多的垃圾对象。G1是如何做到对垃圾回收导致的系统停顿可控的?G1清楚每个Region里的对象有多少是垃圾，如果对这个Region进行垃圾回收，需要耗费多长时间，可以回收掉多少垃圾?在G1中，每一个Region时可能属于新生代，但是也可能属于老年代的，这个由G1来控制。G1中Region数量及每个Region的大小 1、默认情况下自动计算和设置，先给整个堆内存设置一个大小，比如说用” -Xms\"和\"-Xmx\" 来设置堆内存的大小。2、然后JVM启动的时候一旦发现你使用的是G1垃圾回收器，此时会自动用堆大小除以2048（使用“-XX:+UseG1GC\

永久代JDK1.8之前版本-XX:PermSize-XX:MaxPermSizeJDK1.8及以后版本-XX:MetaspaceSize-XX:MaxMetaspaceSize

Customer ClassLoader

新生代 | 年轻代 | Young

字节码执行引擎

连接

加载器的双亲委派机制

老年代（新生代设置完后的剩下的就是老年代）

Eden

Java 堆内存

堆内存

GC Roots

Object3

Java中对象不同的引用类型强引用：就是最普通的代码，一个变量引用一个对象，只要是强引用的类型，那么垃圾回收的时候绝对不会回收这个对象的。

线程共享区域：所有线程共享同一个JDK1.8之前叫方法区，JDK1.8叫Metaspace 元数据空间方法区：主要是放从\".class\"文件里加载进来的类，还会有一些类似常量池的东西放在这个区域里。如Person.class就存放在这个里面堆：存放代码中创建的对象线程独享：每个线程里都有一份程序计数器：记录当前字节码指令执行的位置虚拟机栈：保存每个方法内的局部变量等数据本地方法栈：存放native方法的局部变量表之类的信息字节码执行引擎：执行我们写的代码编译出来的代码指令JDK1.6及之前，有永久代，字符串常量池和运行时常量在方法区JDK1.7 有永久代，但已经逐步“去永久代”，字符串常量池称支堆中，运行时常量池还在方法区中JDK1.8及之后，无永久代，字符串常量池在堆中，运行时常量池在元空间

main方法栈帧

虚拟机栈

触发Minor GC的条件?1、Eden区里内存空间都满了会触发Minor GC，比如Eden区一共有100MB，已经占用了96MB，再来一个对象有5MB，创建对象大小>Eden剩余可用大小，则触发Minor GC。2、进行Major GC 时会触发Minor GC。

JVM

如：public class PersonDemo{ public static void main(String[] args){ Person p = new Person(); xx(); } public static void xx(){ System.out.println(\"比赛\"); }}

XX方法栈帧

大于

解析

弱引用：就是把\"ReplicaManager” 实例对象用一个\"WeakReference\" 软引用类型的对象给包裹起来了，此时这个\"replicaManager\" 变量对\"ReplicaManager” 对象的引用就是虚引用了。弱引用就跟没引用是类似的，如果发生垃圾回收，就会把这个对象回收掉。

未回收垃圾

对象进入老年代的规则 1、躲过15次GC之后进入老年代对象每次在新生代里躲过一次GC被转移到一块Survivor区域中，此时他的年龄就会增长一岁。默认的设置下，当对象的年龄达到15岁的时候，也就是躲过15次GC的时候，他就会转移到老年代里去。这个具体是多少岁进入老年代，可以通过JVM参数\"-XX:MaxTenuringThreshold\" 来设置，默认是15岁，大家看下图。 Max Tenuring Threshold 字面意思：进入老年代的最大阀值。2、动态对象年龄判断进入老年代年龄1 +年龄2+年龄n的多个年龄对象总和超过了Survivor区域的50%，此时就会把年龄n以上的对象都放入老年代。3、大对象直接进入老年代\"-XX:PretenureSizeThreshold\" 参数，把他的值设置为字节数，比如”1048576\" 字节，就是1MB。意思就是，如果你要创建一个大于这个大小的对象，比如一个超大的数组，或者是别的东西，此时就直接把这个大对象放到老年代里去。压根儿不会经过新生代。4、Minor GC后的对象太多无法放入Survivor区，进入老年代在Minor GC之后发现剩余的存活对象太多了，没办法放入另外一块Survivor区，这个时候就必须得把这些对象直接转移到老年代

垃圾收集器整理Serial（单词意思：连续的）收集器：一个单线程收集器，在进行回收的时候，必须暂停其他所有的工作线程，直到收集结束。缺点：因为要完全暂停线程，所以用户体验不佳。但是由于新生代回收得较快，所以停顿的时间非常少，而且没有线程切换的开销，因此也简单高效。通过 -XX:+UseSerialGC参数启用。ParNew（单词意思：标准的）收集器：这个是Serial收集器的多线程版本，适用于多核CPU的设备。但对于单核的设备来说，需要进行线程之间的切换，效率反而没有单线程的高。通过-XX:ParallelGCThreads参数限制收集的线程数，-XX:+UseParNewGC参数启用。Parallel Scavenge（单词意思：平行清除）收集器：该收集器是我们文章中的所有例子的默认年轻代收集器。他的关注点和其他的收集器不同，其他的关注点是尽可能的缩短Full GC的时间。而该收集器关注的是一个可控的吞吐量。吞吐量=运行代码的时间/(运行代码的时间+GC的时间)，通过参数-XX:MaxGCPauseMillis设置最大GC的停顿时间和-XX:GCTimeRatio 设置吞吐量的大小。-XX:+UseParallelGC参数启用。主要适合在后台运算而不需要太多交互的任务。Serila Old收集器：该收集器是Serial收集器的老年代版，同样是一个单线程的收集器，优劣势和Serial收集器一样，这里就不多说了。Parallel Old收集器：在我们之前文章的代码例子中默认的年老代收集器，也是Parallel Scavenge收集器的老年代版本。关注点也和Parallel Scavenge收集器一样，注重系统的吞吐量，适合于CPU资源敏感的场合。CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器：是一种以最短停顿时间为目标的收集器。当应用尤其重视服务的响应速度，希望系统能有最短的停顿时间，该收集器非常适合。

老年代的内存大小，是否大于之前每一次Minor GC后进入老年代的对象的平均大小。

Java堆内存-Xms-Xmx

new ReplicaManager()

使用

isCorrupt =false

3、重新标记：修改在上一步标记中有了变动的对象，需要STW

方法结束出栈

元空间 | 方法区

进行Minor GC之后的有几种可能？第一种可能，Minor GC过后，剩余的存活对象的大小，是小于Survivor区的大小的，那么此时存活对象进入Survivor区域即可。第二种可能，Minor GC过后，剩余的存活对象的大小，是大于Survivor区域的大小，但是是小于老年代可用内存大小的，此时就直接进入老年代即可。第三种可能，很不幸，Minor GC过后，剩余的存活对象的大小，大于了Survivor区域的大小，也大于了老年代可用内存的大小。此时老年代都放不下这些存活对象了，就会发生\"Handle Promotion Failure\"的情况，这个时候就会触发一次“FullGC\"。Full GC就是对老年代进行垃圾回收，同时也一般会对新生代进行垃圾回收。疑问：老年代的先还是年代的先？先进行老年代GC，因为是年代空间放不下了才进行的Full GC。因为这个时候必须得把老年代里的没人引用的对象给回收掉，然后才可能让Minor GC过后剩余的存活对象进入老年代里面。如果要是Full GC过后，老年代还是没有足够的空间存放Minor GC过后的剩余存活对象，那么此时就会导致所谓的\"OOM”内存溢出。什么情况下Minor GC后的对象会进入老年代?1、默认躲过15次GC之后进入老年代。2、当前放对象的Survivor区域里，一批对象的总大小大于这块Survivor区域的内存大小的50%，那么此时大于等于这批对象年龄的对象，就可以直接进入老年代。3、大对象直接进入老年代。

4、并发清除：清理掉之前标记为垃圾的对象，不需要STW

方法调用流程

survivor1(或to space)

3、类加载

6、将符号引用替换为直接引用

xx()方法栈桢

XX线程

未垃圾回收后

Kafka.classReplicaManager.class

JVM各内存区域参数设置

survivor区 | 存活区

复制算法流程