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JVM思维导图

2023-02-01 21:18:19   0  举报

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AI智能生成

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读书笔记

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大纲/内容

JVM内存模型深度剖析与优化

JVM虚拟机

类装载子系统

运行时数据区(内存模型)

线程共享

堆

年轻代：1/3

Eden:8

minor gc

s0:1

s1:1

老年代：2/3

15次

full gc

方法区(元空间：21M)

常量区

运行时常量池

八大类型常量池

字符串常量池

静态变量

user内存地址，实际对象在堆中

类元信息：代码

元空间满了会扩容，最好是设置256M等，避免无谓的full gc

线程私有

线程栈(多个线程)

栈帧：多个方法多个栈帧，先进后出

局部变量

操作数栈出栈，赋值给局部变量

main方法，局部变量表存的是在堆中math的物理地址

操作数栈：临时存储，cpu寄存器写入，写出

将常量入栈，运算时压入，结果压入

动态链接：符号引用转为直接引用，找符号对应的代码直接地址

方法出口：执行完后返回到哪行代码

本地方法栈：native方法，C++实现，给其他语言调用分配一点内存

程序计数器：行号，内存中的指针位置，线程挂起后可以恢复

字节码执行引擎

从源码级别剖析JVM类加载机制

类加载全过程

windows系统下java.exe调用底层的jvm.dll文件创建C++实现的Java虚拟机

创建一个引导类加载器实例(C++实现)

C++调用Java代码创建JVM启动器实例，该类由引导类加载器负责加载创建其他类加载器

sun.misc.Launcher.getLauncher()

获取运行类自己的类加载器ClassLoader,AppClassLoader实例

launcher.getClassLoader()

加载

在硬盘上查找并通过IO读入字节码文件，使用到类时才会加载，例如调用类的main()方法,new对象等等，
在加载阶段会在内存中生成一个代表这个类的java.lang.Class对象，作为方法区这个类的各种数据的访问入口

验证

校验字节码文件的正确性

准备

给类的静态变量分配内存，并赋予默认值

解析

将符号引用替换为直接引用，该阶段会把一些静态方法（符号引用，比如main()方法）替换为指向数据所存内存的指针或者句柄等(直接引用)，这是所谓的静态链接过程（类加载期间完成），动态链接是在程序运行期间完成的将符号引用替换为直接引用

初始化

对类的静态变量初始化为指定的值，执行静态代码块

使用

卸载

调用loadClass方法加载要运行的类，也就是Math

classLoader.loadClass("Math")

加载完成时候JVM会执行Math类的main方法入口

Math.main()

java程序运行结束

JVM销毁

类加载器

引导类加载器

负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的核心类库，比如rt.jar、charsets.jar等

扩展类加载器

负责加载支撑JVM运行的位于JRE的lib目录下的ext扩展目录中的JAR类包

应用程序类加载器

负责加载ClassPath路径下的类包，主要就是加载你自己写的那些类

自定义加载器

负责加载用户自定义路径下的类包

重写findClass方法

双亲委派机制

过程

检查一下指定名称的类是否已经加载过，如果加载过了，就不需要再加载，直接返回

如果此类没有加载过，那么，再判断一下是否有父加载器；如果有父加载器，则由父加载器加载
（即调用parent.loadClass(name, false);）.或者是调用bootstrap类加载器来加载。

如果父加载器及bootstrap类加载器都没有找到指定的类，那么调用当前类加载器的findClass方法来完成类加载

一句话总结

双亲委派机制说简单点就是，先找父亲加载，不行再由儿子自己加载

为什么要设计双亲委派机制

沙箱安全机制：自己写的java.lang.String.class类不会被加载，这样便可以防止核心API库被随意篡改

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，保证被加载类的唯一性

全盘负责委托机制

“全盘负责”是指当一个ClassLoder装载一个类时，除非显示的使用另外一个ClassLoader，该类所依赖及引用的类也由这个ClassLoder载入。

打破双亲委派机制

重写类加载方法，实现自己的加载逻辑，不委派给双亲加载

Hotspot源码JVM启动执行main方法流程图

垃圾收集器ParNew&CMS与底层三色标记算法

垃圾收集算法

分代收集算法

标记-复制算法

标记-整理算法

标记-清除算法

垃圾收集器

Serial收集器

串行收集器

单线程

工作时暂停其他所有工作线程，Stop The World

新生代采用复制算法

老年代采用标记-整理算法

没有线程交互的开销单线程收集效率高，简单而高效

Parallel Scavenge收集器

Serial收集器的多线程版本

吞吐量高，高效利用CPU

新生代采用复制算法

老年代采用标记-整理算法

JDK8默认的新生代和老年代收集器

ParNew收集器

与Parallel Scavenge收集器

CMS收集器

CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。

标记-清除算法实现过程

初始标记

并发标记

重新标记

并发清理

并发重置

优点

并发收集

低停顿

缺点

对CPU资源敏感（会和服务抢资源）

无法处理浮动垃圾(在并发标记和并发清理阶段又产生垃圾，这种浮动垃圾只能等到下一次gc再清理了

它使用的回收算法-“标记-清除”算法会导致收集结束时会有大量空间碎片产生，当然通过参数-
XX:+UseCMSCompactAtFullCollection可以让jvm在执行完标记清除后再做整理

执行过程中的不确定性，会存在上一次垃圾回收还没执行完，然后垃圾回收又被触发的情况，特别是在并
发标记和并发清理阶段会出现，一边回收，系统一边运行，也许没回收完就再次触发full gc，也就是"concurrent
mode failure"，此时会进入stop the world，用serial old垃圾收集器来回收

核心参数

1. -XX:+UseConcMarkSweepGC：启用cms
2. -XX:ConcGCThreads：并发的GC线程数
3. -XX:+UseCMSCompactAtFullCollection：FullGC之后做压缩整理（减少碎片）
4. -XX:CMSFullGCsBeforeCompaction：多少次FullGC之后压缩一次，默认是0，代表每次FullGC后都会压缩一
次
5. -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction: 当老年代使用达到该比例时会触发FullGC（默认是92，这是百分比）
6. -XX:+UseCMSInitiatingOccupancyOnly：只使用设定的回收阈值(-XX:CMSInitiatingOccupancyFraction设
定的值)，如果不指定，JVM仅在第一次使用设定值，后续则会自动调整
7. -XX:+CMSScavengeBeforeRemark：在CMS GC前启动一次minor gc，目的在于减少老年代对年轻代的引
用，降低CMS GC的标记阶段时的开销，一般CMS的GC耗时 80%都在标记阶段
8. -XX:+CMSParallellnitialMarkEnabled：表示在初始标记的时候多线程执行，缩短STW
9. -XX:+CMSParallelRemarkEnabled：在重新标记的时候多线程执行，缩短STW;

垃圾收集底层算法实现

三色标记

黑色

表示对象已经被垃圾收集器访问过，且这个对象的所有引用都已经扫描过。黑色的对象代表已经扫描
过，它是安全存活的，如果有其他对象引用指向了黑色对象，无须重新扫描一遍。黑色对象不可能直接（不经过
灰色对象）指向某个白色对象

灰色

表示对象已经被垃圾收集器访问过，但这个对象上至少存在一个引用还没有被扫描过

白色

表示对象尚未被垃圾收集器访问过。显然在可达性分析刚刚开始的阶段，所有的对象都是白色的，若
在分析结束的阶段，仍然是白色的对象，即代表不可达。

浮动垃圾

在并发标记过程中，如果由于方法运行结束导致部分局部变量(gcroot)被销毁，这个gcroot引用的对象之前又被扫描过
(被标记为非垃圾对象)，那么本轮GC不会回收这部分内存

漏标-读写屏障

漏标会导致被引用的对象被当成垃圾误删除