JVM

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JVM

  1. JVM是Java虚拟机，是一个可以执行Java字节码的虚拟机进程，有跨平台性，一次编译到处运行，自动内存管理，自动GC

  2. 类加载器：加载字节码文件(.class文件)

  3. 运行时数据区：存放字节码文件，并分配内存

    1. 方法区
    2. 虚拟机栈
    3. 本地方法栈：栈是线程独有的，线程安全的，存放局部变量和对象的引用，随线程开始而加载，线程结束释放，回收快
    4. 堆：是共享内存，线程不安全，主要存放各种类的实例对象和数组，JVM启动时创建，回收慢，不定时回收
    5. 程序计数器

  4. 执行引擎：把内存里的字节码文件翻译成底层系统指令，交给cpu执行

  5. 本地库接口：这个过程需要调用其他语言的本地库接口(Start()方法就是Natvie Method)

  6. ClassLoader类加载过程

    1. 加载一个class文件
    2. 验证这个class文件的正确性
    3. 准备为类的静态变量分配内存
    4. 解析将常量池内的符号引用替换为直接引用的过程
    5. 执行初始化方法 <clinit> ()方法的过程
    6. 卸载，用完之后被回收

  7. 双亲委派模型

    JVM提供了三层的ClassLoader，从上到下分别是BootStrap(加载核心类库)，Ext(加载扩展Jar)，App(加载主函数)

    当类加载器收到加载请求的时候，首先会去判断这个class是否已经被加载过，如果没有就递归调用loadClass方法去委托给父类，如果父类为null，则调用顶层父类BootStrap去加载，如果还加载不到，会依次下沉到子加载器，一直到最底层，如果还没有，抛出ClassNotFoundException

    避免类的重复加载，(父类已经加载过，子类就没必要再加载一次)

    保护程序安全，防止核心API被随意篡改

  8. 定位垃圾：

    1. 垃圾：没有任何引用指向的一个对象或者多个对象（循环引用），就是栈中没引用，堆里有对象
    2. 引用计数：不能解决循环引用问题
    3. 根可达算法：JVM判断一个对象是否可以回收就是用的根可达算法，GC Root作为算法的起点，通过这个起点可以遍历所有活着的对象，剩下的就是可以回收的。栈里的变量，Class(方法区的Class对象)中的静态变量，常量池都可以作为GC Root，特点就是当前时间存活的对象。GC主要回收堆和方法区中的对象
    4. 标记清除 ：先标记再清除，位置不连续，会产生碎片
    5. 复制算法：内存一份为二，一块触发GC，把存活的对象复制到另一块，之前一块直接释放。速度快，但浪费空间
    6. 标记整理：标记清除的时候，进行整理，没有碎片，效率偏低

  9. JVM内存分代模型

    1. 新生代 = Eden + 2个survivor区 默认比例： 8：1：1

    2. 老年代 有标记清除(CMS)，标记整理(SerialOld)，FullGC就是标记整理，默认GC15次，进老年代

    3. 区别

      1. 永久代PermGen(1.7)和元空间Metaspace(1.8)都是方法区的实现，都是用来放Class对象的
      2. 永久代用的是JVM内存，大小指定比较困难，容易造成溢出
      3. 元空间是本地内存，受限于物理内存
      4. 字符串常量1.7-永久代，1.8是堆

  10. GC Tuning

    1. 减少GC的频率和FGC的次数
    2. 一是调参，二是改程序

  11. 区别

    1. 并发：指的是多个任务，在同一时间段内同时发生了，交替执行的，抢占资源的
    2. 并行：指的是多个任务，在同一时间点上同时发生了，多个任务之间不会抢占CPU资源
    3. 只有在多CPU或者多核的情况中，才会发生并行，否则都是并发，只是CPU切换时间片太快，看着像同时发生

  12. 常见的垃圾回收器

    1. 有串行的Serial和SerialOld，会有较长的STW(Stop the Word暂停其他所有的工作线程)停顿时间，对用户程序影响很大

    2. 并行的PS和PO，这是JDK1.8默认的垃圾收集器，适合吞吐量优先的应用

    3. 并行的还有ParNew，这是Serial的多线程版本，复制算法，年轻代垃圾收集器都是复制算法

    4. ParNew一般配合CMS来做垃圾回收，CMS ConcurrentMarkSweep 并发标记清理，老年代垃圾回收器，是一种牺牲吞吐量来减少垃圾回收停顿时间的垃圾回收器，并发操作，低延迟，注重的是响应时间，对CPU资源敏感，初始标记和重新标记过程会独占CPU，会有STW，重新标记过程主要处理漏标(本来不可达，但是用户程序运行过程中把他改成可达了)的对象，使用的是三色标记算法的增量更新，无法处理浮动垃圾(本来可达的对象，因为用户程序并发进行，又变的不可达了，只能在下次GC清理)，因为位置不连续，所以并发清理完成后会产生内存碎片，如果碎片太多，触发FGC，会切换到SerialOld，性能会降低。

    5. 上面所说的都是物理分代模型，最后是G1：面向服务端应用的垃圾回收器，逻辑分代，物理不分代，他把整个堆分成了大小相同的Region，从逻辑上区分了年轻代和老年代，能够充分的利用多CPU，多核环境下的硬件优势，去缩短STW停顿时间，和CMS标记清理算法不同，G1整体上是标记整理算法，局部上(两个Region之间)是复制算法，这两种算法都意味着不会产生内存碎片，G1添加了预测机制，他STW更可控，他通过维护RSet去记录了对象分区之间的引用，避免全量扫堆，后台还维护了一个优先列表CSet(回收集合)，会优先回收那些价值最大的Region(回收所获得的空间大小以及回收所需要时间的经验值)，这也是Garbage-First名称的由来。

    6. CMS和G1垃圾回收过程：响应优先选择：G1或者CMS

      1. 初始标记：只标记GCROOT可以直接关联的对象，速度快，独占CPU，会有STW

      2. 并发标记：标记所有可达对象

      3. 重新标记：标记漏标的对象，独占CPU，会有STW(用户线程是并发运行的，对象引用可能会发生变化)

        三色标记算法：

        1. 黑：本对象访问过，本对象引用到的其他对象也全部访问过

        2. 灰：中间态，本对象访问过，本对象引用到的其他对象没有全部访问完

        3. 白：没有访问过

        4. 标记完后，只有白色是可以回收的

          1. CMS是增量更新：有新的引用进来的时候，记录下来，再等待遍历
          2. G1是原始快照：在原来的对象引用发生变化之前，把原来的对象记录下来

      4. CMS并发清理： 基于标记结果，直接清理对象

      5. G1清理：根据优先列表，优先去处理那些价值最大的Region

    7. JVM参数分类

      标准： - 开头，所有的HotSpot都支持

      非标准：-X 开头，特定版本HotSpot支持特定命令

      不稳定：-XX 开头，下个版本可能取消

      -XX:+PrintCommandLineFlags 查看默认JVM参数

      -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime 打印JVM停顿时间

      -XX:MaxTenuringThreshold 升代年龄，最大值15

    8. JDK命令行

      1. jps：查看当前所有的java进程

      2. jinfo：查看配置参数，jinfo pid 常看当前进程的信息

      3. jstat：查看运行状态，jstat -gc pid 查看gc的大小和使用情况

      4. jmap：查看堆的信息

        1. -dump：生成堆转储文件
        2. -heap：显示堆的详细信息，哪种收集器，分代情况
        3. -histo：对象统计信息

      5. jstack：查看栈的信息

      6. top：系统运行状态和cpu的使用率，可配合jstack查看哪个线程有问题，不过一个是10进制，一个是16进制

    9. G1常用命令

      1. -XX:+UseG1GC 使用G1
      2. -XX:MaxGCPauseMillis：暂停时间，默认值200ms。G1会尽量达成，如果达不成，会逐渐做自我调整
      3. -XX:G1HeapRegionSize：Region大小，默认最多生成2048块，每块的大小需要为2的幂次方，最大值为32M，Region的大小主要是关系到Humongous Object的判定，当一个对象超过Region大小的一半时，则为巨型对象，那么其会至少独占一个Region，如果一个放不下，会占用连续的多个Region

  13. Arthas 阿里开源的Java诊断工具，在线排查问题，实时监控JVM状态

    1. dashboard：监控面板，显示线程，堆，GC的所有信息
    2. thread：查看线程信息 thread -b 打印死锁
    3. jvm：查看jvm信息
    4. trace：方法调用耗时
    5. jad：在线反编译class文件字节码 ognl 修改线上代码
    6. heapdump : 生成堆转储文件

  14. 线上环境8核，32G

    -XX:+UseConcMarkSweepGC 使用CMS

    Xms Xmx 最大最小堆 16G 设置相同值，防止内存抖动(每次GC完重新分配内存)

    -XX:NewSize -XX:MaxNewSize 新生代初始分配和最大分配内存 10G

    -XX:ParallelGCThreads GC线程数 8

    -XX:CMSInitiatingOccupancyFraction 默认为68，即当老年代的空间使用率达到68%时，会执行一次CMS回收，根据应用内存增长的特点，来调优；缓慢，则可以设置一个稍大的值，大的阈值可以降低CMS的触发频率，减少老年代回收的次数，如果增长快，就降低这个值，设置成75%

    -XX:MaxTenuringThreshold 生代年龄 12

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