跟着AI学习Java，第一天

Java小趴菜
8 阅读5分钟

第 1 天学习任务

目标：JVM 核心 + 线程池基础，1.5 小时

一、学习内容

  1. JVM

  • 字节码指令：启动项目，java文件编译成字class文件，class文件就是由一个个字节码指令组成的，这些字节码，都是存在“元空间”中

  • 线程隔离区：

    • 程序计数器：当前线程执行的字节码行号指示器，记录下一条字节码指令地址；线程私有，唯一不会发生 OOM 的 JVM 区域
    • 虚拟机栈：描述 Java 方法执行的内存模型，每个执行方法对应一个栈帧，栈帧操作仅入栈 / 出栈（先进后出）；线程私有，会发生 StackOverflowError 和 OOM
    • 栈帧包括
      • 局部变量表：存方法参数 + 局部变量，基本类型存值，引用类型存地址
      • 操作数栈：按字节码指令入栈 / 出栈，临时存储操作数和中间结果
      • 方法出口：存调用该方法的下一条指令地址
      • 异常表：- 存异常处理信息，包含起始 / 结束 / 跳转指令地址
      • 动态链接：保存符号引用到运行时常量池直接引用的映射，调用方法 / 属性时通过编号快速获取地址
    • 本地方法栈：为 JVM 执行 Native 方法提供内存支持；线程私有，会发生 StackOverflowError 和 OOM

  • 线程共享区(所有线程共用，GC 主要回收区域）：

    • 堆：JVM 最大的内存区域，JDK7 后字符串常量池移至此区域：
      • 存储内容：实例对象、数组
      • 核心特性：线程共享，会发生 OOM，是 GC（Minor GC/Full GC）的核心回收区域
    • 元空间:JDK8 及以后对方法区的实现，存储在本地内存（非 JVM 堆内存）中（JDK7 及以前方法区是永久代，属于堆内存）
      • 储存内容：- 类信息（class 文件、方法 / 属性 / 修饰符 / 字节码指令）、运行时常量池、编译代码（动态代理类）、静态变量（static 修饰）
      • 运行时常量池：存编译期生成的基本类型变量、类 / 方法的全限定名

jvm虚拟机.png

  1. 垃圾回收
  • 垃圾回收算法
算法执行步骤优点缺点适用场景
标记 - 清除标记回收对象 → 统一清除实现简单产生内存碎片极少单独使用
标记 - 复制标记存活对象 → 复制到空内存 → 清空原内存无碎片、速度快浪费一半内存空间年轻代（存活对象少）
标记 - 整理标记存活对象 → 移动至一端 → 清除边界外内存无碎片、不浪费空间效率慢老年代（存活对象多）
  • Java堆内存分代模型（堆 = 年轻代 + 老年代）

    • 方法区/元空间：类信息、常量、静态变量

    • 年轻代 Young Gen

      • 特点：对象朝生夕死，存活率极低，GC 频繁（Minor GC）、速度快
      • 内部结构：Eden 区：（新对象出生的地方） + 2 个对等的 Survivor 区（From/To）
        • **Survivor From/To 工作机制 **： Minor GC 时，将 Eden+From 区的存活对象复制到 To 区，清空 Eden+From，互换 From/To 身份；存活对象每经历 1 次 Minor GC 年龄 + 1
        • 对象晋升老年代条件：
          • ① 年龄达到阈值（默认 15）；
          • ② 大对象直接进入；
          • ③ Survivor 区相同年龄对象大小超过该区一半

    • 老年代 Old Gen

      • 特点：对象存活时间长，GC 频率低（Full GC）、耗时久
      • 回收算法：标记 - 整理
      • 触发老年代 GC（Full GC）常见原因：
        • 老年代空间不足
        • 元空间不足
        • 调用 System.gc ()
        • 年轻代大量对象晋升，老年代放不下

    • 分代回收的核心意义：不同对象生命周期不同，对应使用最优回收算法，最大化 GC 效率（年轻代用复制算法快，老年代用整理算法不浪费空间）

    • 常见垃圾收集器：

      • 年轻代：Serial、Parallel Scavenge、ParNew
      • 老年代：Serial Old、Parallel Old、CMS
      • 整堆回收：（JDK8 + 主流，JDK9 + 默认）：G1
        • G1 核心特点：不分物理上的年轻 / 老年代，将堆划分为多个 Region；可预测停顿时间；兼顾吞吐量和延迟。
  • 常用排查命令

    • jstack（排查线程问题）

      • 作用：查看 Java 进程的线程快照，找死锁、线程卡顿、CPU 高
      • 常用命令：
        • jstack <pid>： 查看指定进程的线程信息（pid是进程号）
        • jstack <pid> | grep -i deadlock ： 查找死锁（直接输出死锁信息）

    • jmap（排查内存问题）

      • 常用命令：
        • jmap -heap <pid> ： 查看堆内存概况
        • jmap -dump:format=b,file=heap.hprof <pid> ： 导出堆快照（生成hprof文件，用MAT分析）

    • Arthas（阿里开源，万能排查工具）

      • 作用：不用重启服务，在线排查 JVM、线程、方法调用
      • 常用命令：
        • java -jar arthas-boot.jar ： 启动arthas
        • thread ： 查看线程CPU占用
        • dashboard ： 查看JVM信息
        • trace 类名 方法名 监控方法执行耗时
  1. 线程池
  • 为什么要用线程池：
    • 避免频繁创建 / 销毁线程，降低系统开销；
    • 控制并发线程数，防止线程过多导致资源耗尽；
    • 统一管理线程，支持监控、调优、任务拒绝。
  • 线程池核心参数：
    1. corePoolSize：核心线程数（默认一直存活，可通过 allowCoreThreadTimeOut (true) 设置空闲回收）
    2. maximumPoolSize：线程池最大线程数（核心 + 非核心）
    3. keepAliveTime：非核心线程空闲存活时间
    4. unit：keepAliveTime 的时间单位（TimeUnit）
    5. workQueue：阻塞队列，用于存放等待执行的任务
    6. threadFactory：线程工厂，用于创建线程（自定义线程名称 / 优先级）
    7. handler：任务拒绝策略（队列满 + 线程数达最大值时触发）
  • 任务执行流程：
    • 任务提交 → 核心线程未满→创建核心线程执行 → 核心线程满→放入阻塞队列 → 队列满→创建非核心线程执行 → 线程数达最大值→执行拒绝策略
  • 4 种默认拒绝策略：
    • AbortPolicy：直接抛出 RejectedExecutionException（默认策略）
    • DiscardPolicy：直接丢弃任务，无任何提示
    • DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的任务，将新任务入队
    • CallerRunsPolicy：由提交任务的线程自己执行该任务
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