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內(nèi)存劃分

java虛擬機(jī)會(huì)把它所管理的內(nèi)存劃分為若干個(gè)不同的數(shù)據(jù)區(qū)域

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虛擬機(jī)對(duì)象

對(duì)象的創(chuàng)建

1.類加載檢查
虛擬機(jī)遇到一條new指令，會(huì)首先進(jìn)行類加載的檢查：
--檢查這個(gè)指令的參數(shù)是否在常量池中定位到一個(gè)符號(hào)引用
--檢查該類是否被加載、解析和初始化，如果沒(méi)有就進(jìn)行類加載。
2.分配內(nèi)存
對(duì)象所需內(nèi)存的大小在類加載完成后便可完全確定，于是分配空間等同于把一塊確定大小的內(nèi)存從堆中劃分出來(lái)，具體分配方式取決于堆內(nèi)存是否規(guī)整。是否規(guī)整是垃圾收集器是否帶有壓縮整理功能決定的。
-- 指針碰撞
堆內(nèi)存規(guī)整，移動(dòng)指針
-- 空閑列表
堆內(nèi)存不規(guī)整，虛擬機(jī)維護(hù)記錄可用內(nèi)存的列表，從列表中查找對(duì)應(yīng)對(duì)象大小的內(nèi)存區(qū)域分配給對(duì)象，并更新空閑列表。
為保證內(nèi)存分配時(shí)并發(fā)情況下線程安全問(wèn)題，有兩種方案：
-- CAS+失敗重試
虛擬機(jī)采用CAS配上失敗重試的方式保證更新操作的原子性來(lái)對(duì)分配內(nèi)存空間的動(dòng)作進(jìn)行同步處理
-- TLAB
把內(nèi)存分配的動(dòng)作按照線程劃分在不同的空間之中進(jìn)行，即每個(gè)線程在java堆中預(yù)先分配一小塊內(nèi)存

3.初始化
內(nèi)存分配完成后，虛擬機(jī)需要將除對(duì)象頭以外分配到的內(nèi)存空間都初始化為0，如果使用TLAB,這一工作過(guò)程也可以提前至TLAB分配時(shí)進(jìn)行。這一步操作保證了對(duì)象的實(shí)例字段在java代碼中可以不賦初始值就直接使用，程序能訪問(wèn)到這些字段的數(shù)據(jù)類型所對(duì)應(yīng)的零值。

4.設(shè)置對(duì)象頭
初始化零值之后，虛擬機(jī)要對(duì)對(duì)象進(jìn)行必要的設(shè)置，這些設(shè)置信息存放在對(duì)象的對(duì)象頭Object Header之中。
對(duì)象頭包括：markword、類型指針、數(shù)組長(zhǎng)度

5.執(zhí)行init方法
為對(duì)象屬性復(fù)制，執(zhí)行對(duì)象的構(gòu)造方法

對(duì)象的內(nèi)存布局

對(duì)象訪問(wèn)（對(duì)象定位）

1.使用句柄
句柄中包含了對(duì)象實(shí)例數(shù)據(jù)和類型數(shù)據(jù)各自的具體地址信息

通過(guò)句柄訪問(wèn)對(duì)象

2.直接指針

通過(guò)直接指針訪問(wèn)對(duì)象

分配對(duì)象

Java 中主要使用 Unsafe 調(diào)用了 C 的 allocate 和 free 兩個(gè)方法，分配方法有兩種：
1.指針碰撞： 始終跟蹤上一次分配對(duì)象時(shí)使用的空間末尾地址。當(dāng)要為新對(duì)象分配空間時(shí)，會(huì)在當(dāng)前所處的代的各個(gè)內(nèi)存塊中查找是否有適合大小的空間來(lái)分配給新對(duì)象，若有，則更新指針，初始化對(duì)象

2.空閑列表： 維護(hù)一個(gè)列表，記錄上哪些內(nèi)存可用。

垃圾對(duì)象

1.引用計(jì)數(shù)算法

給對(duì)象中添加一個(gè)引用計(jì)數(shù)器，每當(dāng)有一個(gè)地方引用它時(shí)，計(jì)數(shù)器值加1；當(dāng)引用失效時(shí)，計(jì)數(shù)器值就減1；任何時(shí)刻計(jì)數(shù)器都為0的對(duì)象就是不可能在被使用
缺點(diǎn)就是相互引用

2.根搜索算法

通過(guò)“GC Roots”的對(duì)象作為起始點(diǎn)，從這些節(jié)點(diǎn)開(kāi)始向下搜索，搜索所走過(guò)的路勁成為引用鏈，當(dāng)一個(gè)對(duì)象到Gc Roots 沒(méi)有任何引用鏈相連，則證明此對(duì)象是不可用的。
Gc Roots對(duì)象包括：

• 虛擬機(jī)棧（棧幀中的本地變量表）中的引用的對(duì)象
• 方法區(qū)中的類靜態(tài)屬性引用的對(duì)象
• 方法區(qū)中的常量引用的對(duì)象
• 本地方法棧中JNI的引用的對(duì)象
  什么是引用？
  強(qiáng)引用
  只要強(qiáng)引用還在，垃圾收集器永遠(yuǎn)不會(huì)回收掉被引用的對(duì)象
  軟引用
  在系統(tǒng)將要發(fā)生內(nèi)存溢出異常之前，將會(huì)把這些對(duì)象列進(jìn)回收范圍之中并進(jìn)行第二次回收
  弱引用
  只能生存到下一次來(lái)及收集發(fā)生之前，WeakReference類來(lái)實(shí)現(xiàn)弱引用
  虛引用

兩次標(biāo)記過(guò)程才會(huì)真正死亡。
第一次標(biāo)記：
判斷是否存在引用鏈。然后篩選（判斷是否有必要執(zhí)行finalize方法），并放置F-Queue的隊(duì)列中
第二次標(biāo)記
GC將對(duì)F-Queue中的對(duì)象進(jìn)行第二次小規(guī)模的標(biāo)記

垃圾收集算法

1.標(biāo)記-清除算法
首先標(biāo)記出所有需要回收的對(duì)象，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收掉所有被標(biāo)記的對(duì)象
缺點(diǎn)： 1.效率問(wèn)題。2.空間問(wèn)題
2.復(fù)制算法
將可用內(nèi)存按容量劃分為大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊。當(dāng)這一塊用完了。就將存貨著的對(duì)象復(fù)制到另外一塊上。然后將已使用過(guò)的內(nèi)存空間一次清理掉。

3.標(biāo)記-整理算法
讓所有存貨的對(duì)象都向一端移動(dòng)，然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存

3.分代收集算法
根據(jù)對(duì)象的存貨周期的不同將內(nèi)存劃分為幾塊。一般是把java堆分為新生代和老年代。這樣可以根據(jù)各個(gè)年代的特點(diǎn)采用最適當(dāng)?shù)氖占惴ā?/p>

垃圾收集器

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如果兩個(gè)收集器之間存在連線，說(shuō)明可以搭配使用。
Serial收集器
jdk1.3.1之前新生代，單線程的收集器。收集垃圾時(shí)，必須暫停其他所有的工作線程
優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單而高效，適合client端

ParNew收集器
Serial收集器的多線程版本

Parallel Scavenge收集器
新生代收集器，使用復(fù)制算法并行的多線程收集器。目標(biāo)是達(dá)到一個(gè)可控制的吞吐量
停頓時(shí)間越短就越適合需要與用戶交互的程序，良好的響應(yīng)速度能提升用戶的體驗(yàn)﹔而高吞吐量則可以最高效率地利用CPU時(shí)間，盡快地完成程序的運(yùn)算任務(wù)，主要適合在后臺(tái)運(yùn)算而不需要太多交互的任務(wù)。

Serial Old收集器
老年代版本的單線程收集器。使用“標(biāo)記-整理”算法

Parallel Old收集器
Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本，使用多線程和“標(biāo)記-整理”算法。

CMS收集器
是一種以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器?！皹?biāo)記-清除”

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G1收集器（精準(zhǔn)控制停頓時(shí)間，避免垃圾碎片）
減少“Stop the world”G1垃圾收集器能同時(shí)回收年輕代和老年代的對(duì)象，它最大的一個(gè)特點(diǎn)是把java堆內(nèi)存拆分為多個(gè)大小相等的region，使得每個(gè)小空間可以單獨(dú)進(jìn)行垃圾回收。在指定的時(shí)間范圍內(nèi)，同時(shí)在有限的時(shí)間內(nèi)盡量回收盡可能多的垃圾對(duì)象
維護(hù)了一個(gè)優(yōu)先列表，根據(jù)允許的收集時(shí)間，優(yōu)先回收最大的region
G1 收集器兩個(gè)最突出的改進(jìn)是：

【1】基于標(biāo)記-整理算法，不產(chǎn)生內(nèi)存碎片。

【2】可以非常精確控制停頓時(shí)間，在不犧牲吞吐量前提下，實(shí)現(xiàn)低停頓垃圾回收。（增量回收，不是全量回收）

存放類的信息到元空間

JVM分代模型：年輕代和老年代

對(duì)象的分配機(jī)制

分配機(jī)制

正常情況下是在堆上分配

• 新生代回收之后，因?yàn)榇婊顚?duì)象太多，導(dǎo)致大量對(duì)象直接進(jìn)入老年代

• 特別大的超大對(duì)象直接不經(jīng)過(guò)新生代就進(jìn)入老年代
  有一個(gè)JVM參數(shù)，就是“-XX:PretenureSizeThreshold”，可以把他的值設(shè)置為字節(jié)數(shù)。只要對(duì)象大于這個(gè)參數(shù)，那么會(huì)直接進(jìn)入老年代。避免對(duì)象在survivor 對(duì)象間頻繁復(fù)制

• 長(zhǎng)期存活的對(duì)象
  虛擬機(jī)給每個(gè)對(duì)象定義了一個(gè)對(duì)象年齡計(jì)數(shù)器，經(jīng)過(guò)一次minorGC后仍然存活，并且被Survivor容納的話，就加一歲，當(dāng)它的年齡增加到一定程度（默認(rèn)為15歲），就將晉升到老年代。
  年齡閾值可通過(guò)“-XX:MaxTenuringThreshold”設(shè)置

• 動(dòng)態(tài)對(duì)象年齡判斷機(jī)制
  年齡1+年齡2+年齡n的多個(gè)年齡對(duì)象總和超過(guò)了Survivor區(qū)域的50%，此時(shí)就會(huì)把年齡n以上的對(duì)象都放入老年代

• 空間擔(dān)保機(jī)制
  每一次minor GC 之前，jvm會(huì)檢查一下老年代可用內(nèi)存空間，是否大于新生代所有對(duì)象的總大小，假如老年代的內(nèi)存小于新生代的全部對(duì)象大小，會(huì)看“-XX:-HandlePromotionFailure”的參數(shù)是否設(shè)置了，如果設(shè)置了就判斷老年代的內(nèi)存是否大于之前每一次minor Gc后進(jìn)入老年代的平均對(duì)象大小。如果小于或者沒(méi)有這個(gè)參數(shù)，那么就會(huì)執(zhí)行full GC。如果執(zhí)行后還是沒(méi)有足夠的大小夠放對(duì)象。那么就會(huì)報(bào)“OOM”

方法區(qū)內(nèi)會(huì)不會(huì)進(jìn)行垃圾回收？

首先該類的所有實(shí)例對(duì)象都已經(jīng)從Java堆內(nèi)存里被回收
其次加載這個(gè)類的ClassLoader已經(jīng)被回收
最后，對(duì)該類的Class對(duì)象沒(méi)有任何引用

老年代什么是否觸發(fā)垃圾回收？

JVM 優(yōu)化之常用參數(shù)
-Xms: 堆最小空間，建議設(shè)置為物理內(nèi)存的1/4
-Xmx:堆最大空間，建議設(shè)置為物理內(nèi)存的1/2
-XX:NewRatio: Old/New的比例
-Xmn: 年輕代大小，調(diào)整會(huì)影響老年代大小，官方建議堆大小的3/8
-XX:SurvivorRatio: 調(diào)整Survivor和Eden的比例大小
-XX:MetaspaceSize: 元空間初始化大小，
-XX:MaxMetaspaceSize: 元空間最大大小
-XX:PretenureSizeThreshold: 大對(duì)象直接進(jìn)入老年代的閾值
-XX:MaxTenuringThreshold: 進(jìn)入老年代的分代年齡閾值

JVM性能調(diào)優(yōu)

常用命令：jps、jinfo、jstat、jstack、jmap

調(diào)測(cè)工具
Arthas