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JVM 最完整深入解析

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下一次垃圾回收的时候,才去回收这个对象的内存。

(2)可以在该方法里面,指定一些对象在释放前必须执行的操作。

二、发现虚拟机频繁fullGC时应该怎么办:

(fullGC指的是清理整个堆空间,包括年轻代和永久代)

(1)首先用命令查看触发GC的原因是什么jstat–gccause进程id(2)如果是System.gc(),则看下代码哪里调用了这个方法

(3)如果是heapinspection(内存检查),可能是哪里执行jmap–histo[:live]命令

(4)如果是GClocker,可能是程序依赖的JNI库的原因

三、常见的垃圾回收算法:

1、Mark-Sweep(标记-清除算法):

(1)思想:标记清除算法分为两个阶段,标记阶段和清除阶段。标记阶段任务是标记出所有需要回收的对象,清除阶段就是清除被标记对象的空间。(2)优缺点:实现简单,容易产生内存碎片2、Copying(复制清除算法):

(1)思想:将可用内存划分为大小相等的两块,每次只使用其中的一块。当进行垃圾回收的时候了,把其中存活对象全部复制到另外一块中,然后把已使用的内存空间一次清空掉。

(2)优缺点:不容易产生内存碎片;可用内存空间少;存活对象多的话,效率低下。3、Mark-Compact(标记-整理算法):

(1)思想:先标记存活对象,然后把存活对象向一边移动,然后清理掉端边界以外的内存。

(2)优缺点:不容易产生内存碎片;内存利用率高;存活对象多并且分散的时候,移动次数多,效率低下

4、分代收集算法:(目前大部分JVM的垃圾收集器所采用的算法):思想:把堆分成新生代和老年代。(永久代指的是方法区)

(1)因为新生代每次垃圾回收都要回收大部分对象,所以新生代采用Copying算法。新生代里面分成一份较大的Eden空间和两份较小的Survivor空间。每次只使用Eden和其中一块Survivor空间,然后垃圾回收的时候,把存活对象放到未使用的Survivor(划分出from、to)空间中,清空Eden和刚才使用过的Survivor空间。(2)由于老年代每次只回收少量的对象,因此采用mark-compact算法。(3)在堆区外有一个永久代。对永久代的回收主要是无效的类和常量5、GC使用时对程序的影响?垃圾回收会影响程序的性能,Java虚拟机必须要追踪运行程序中的有用对象,然后释放没用对象,这个过程消耗处理器时间6、几种不同的垃圾回收类型:

(1)MinorGC:从年轻代(包括Eden、Survivor区)回收内存。

A、当JVM无法为一个新的对象分配内存的时候,越容易触发MinorGC。所以分配率越高,内存越来越少,越频繁执行MinorGC

B、执行MinorGC操作的时候,不会影响到永久代(Tenured)。从永久代到年轻代的引用,被当成GCRoots,从年轻代到老年代的引用在标记阶段直接被忽略掉。(2)MajorGC:清理整个老年代,当eden区内存不足时触发。

(3)FullGC:清理整个堆空间,包括年轻代和老年代。当老年代内存不足时触发HotSpot虚拟机详解:1、Java对象创建过程:

(1)虚拟机遇到一条new指令时,首先检查这个指令的参数能否在常量池中定位到一个类的符号引用,并检查这个符号引用代表的类是否已经加载、连接和初始化。如果没有,就执行该类的加载过程。(2)为该对象分配内存。

A、假设Java堆是规整的,所有用过的内存放在一边,空闲的内存放在另外一边,中间放着一个指针作为分界点的指示器。那分配内存只是把指针向空闲空间那边挪动与对象大小相等的距离,这种分配称为“指针碰撞”B、假设Java堆不是规整的,用过的内存和空闲的内存相互交错,那就没办法进行“指针碰撞”。虚拟机通过维护一个列表,记录哪些内存块是可用的,在分配的时候找出一块足够大的空间分配给对象实例,并更新表上的记录。这种分配方式称为“空闲列表“。C、使用哪种分配方式由Java堆是否规整决定。Java堆是否规整由所采用的垃圾收集器是否带有压缩整理功能决定。

D、分配对象保证线程安全的做法:虚拟机使用CAS失败重试的方式保证更新操作的原子性。(实际上还有另外一种方案:每个线程在Java堆中预先分配一小块内存,称为本地线程分配缓冲,TLAB。哪个线程要分配内存,就在哪个线程的TLAB上分配,只有TLAB用完并分配新的TLAB时,才进行同步锁定。虚拟机是否使用TLAB,由-XX:+/-UseTLAB参数决定)

(3)虚拟机为分配的内存空间初始化为零值(默认值)

(4)虚拟机对对象进行必要的设置,例如这个对象是哪个类的实例、如何才能找到对象的元数据信息、对象的Hash码、对象的GC分代年龄等信息。这些信息存放在对象的对象头中。

(5)执行方法,把对象按照程序员的意愿进行初始化。

2、对象的定位访问的方式(通过引用如何去定位到堆上的具体对象的位置):(1)句柄:使用句柄的方式,Java堆中将会划分出一块内存作为作为句柄池,引用中存储的就是对象的句柄的地址。而句柄中包含了对象实例数据和对象类型数据的地

址。

(2)直接指针:使用直接指针的方式,引用中存储的就是对象的地址。Java堆对象的布局必须必须考虑如何去访问对象类型数据。

(3)两种方式各有优点:

A、使用句柄访问的好处是引用中存放的是稳定的句柄地址,当对象被移动(比如说垃圾回收时移动对象),只会改变句柄中实例数据指针,而引用本身不会被修改。B、使用直接指针,节省了一次指针定位的时间开销。3、HotSpot的GC算法实现:

(1)HotSpot怎么快速找到GCRoot?

HotSpot使用一组称为OopMap的数据结构。在类加载完成的时候,HotSpot就把对象内什么偏移量上是什么类型的数据计算出来,在JIT编译过程中,也会在栈和寄存器中哪些位置是引用。这样子,在GC扫描的时候,就可以直接知道哪些是可达对象了。(2)安全点:

A、HotSpot只在特定的位置生成OopMap,这些位置称为安全点。

B、程序执行过程中并非所有地方都可以停下来开始GC,只有在到达安全点是才可以暂停。

C、安全点的选定基本上以“是否具有让程序长时间执行“的特征选定的。比如说方法调用、循环跳转、异常跳转等。具有这些功能的指令才会产生Safepoint。(3)中断方式:

A、抢占式中断:在GC发生时,首先把所有线程中断,如果发现有线程不在安全点上,就恢复线程,让它跑到安全点上。

B、主动式中断:GC需要中断线程时,不直接对线程操作,仅仅设置一个标志,各个线程执行时主动去轮询这个标志,当发现中断标记为真就自己中断挂起。轮询标记的地方和安全点是重合的。

(5)安全区域:一段代码片段中,对象的引用关系不会发生变化,在这个区域中任何地方开始GC都是安全的。在线程进入安全区域时,它首先标志自己已经进入安全区域,在这段时间里,当JVM发起GC时,就不用管进入安全区域的线程了。在线程将要离开安全区域时,它检查系统是否完成了GC过程,如果完成了,它就继续前行。否则,它就必须等待直到收到可以离开安全区域的信号。4、GC时为什么要停顿所有Java线程?

因为GC先进行可达性分析。可达性分析是判断GCRoot对象到其他对象是否可达,假如分析过程中对象的引用关系在不断变化,分析结果的准确性就无法得到保证。5、CMS收集器:

(1)一种以获取最短回收停顿时间为目标的收集器。(2)一般用于互联网站或者B/S系统的服务端

(3)基于标记-清除算法的实现,不过更为复杂,整个过程为4个步骤:

A、初始标记:标记GCRoot能直接引用的对象

B、并发标记:利用多线程对每个GCRoot对象进行tracing搜索,在堆中查找其下所有能关联到的对象。

C、重新标记:为了修正并发标记期间,用户程序继续运作而导致标志产生变动的那一部分对象的标记记录。

D、并发清除:利用多个线程对标记的对象进行清除

(4)由于耗时最长的并发标记和并发清除操作都是用户线程一起工作,所以总体来说,CMS的内存回收工作是和用户线程一起并发执行的。(5)缺点:

A、对CPU资源占用比较多。可能因为占用一部分CPU资源导致应用程序响应变慢。B、CMS无法处理浮动垃圾。在并发清除阶段,用户程序继续运行,可能产生新的内存垃圾,这一部分垃圾出现在标记过程之后,因此,CMS无法清除。这部分垃圾称为“浮动垃圾“

C、需要预留一部分内存,在垃圾回收时,给用户程序使用。

D、基于标记-清除算法,容易产生大量内存碎片,导致fullGC(fullGC进行内存碎片的整理)

6、对象头部分的内存布局:HotSpot的对象头分为两部分,第一部分用于存储对象自身的运行时数据,比如哈希码、GC分代年龄等。另外一部分用于指向方法区对象类型数据的指针。

7、偏向锁:偏向锁偏向于第一个获取它的线程,如果在接下来的执行过程,没有其他线程获取该锁,则持有偏向锁的线程永远不需要同步。(当一个线程获取偏向锁,

它每次进入这个锁相关的同步块,虚拟机不在进行任何同步操作。当有另外一个线程尝试获取这个锁时,偏向模式宣告结束)JVM优化:1、一般来说,当survivor区不够大或者占用量达到50%,就会把一些对象放到老年区。通过设置合理的eden区,survivor区及使用率,可以将年轻对象保存在年轻代,从而避免fullGC,使用-Xmn设置年轻代的大小

2、对于占用内存比较多的大对象,一般会选择在老年代分配内存。如果在年轻代给大对象分配内存,年轻代内存不够了,就要在eden区移动大量对象到老年代,然后这些移动的对象可能很快消亡,因此导致fullGC。通过设置参数:

-XX:PetenureSizeThreshold=1000000,单位为B,标明对象大小超过1M时,在老年代(tenured)分配内存空间。

3、一般情况下,年轻对象放在eden区,当第一次GC后,如果对象还存活,放到survivor区,此后,每GC一次,年龄增加1,当对象的年龄达到阈值,就被放到tenured老年区。这个阈值可以同构-XX:MaxTenuringThreshold设置。如果想让对象留在年轻代,可以设置比较大的阈值。

4、设置最小堆和最大堆:-Xmx和-Xms稳定的堆大小堆垃圾回收是有利的,获得一个稳定的堆大小的方法是设置-Xms和-Xmx的值一样,即最大堆和最小堆一样,如果这样子设置,系统在运行时堆大小理论上是恒定的,稳定的堆空间可以减少GC次数,因此,很多服务端都会将这两个参数设置为一样的数值。稳定的堆大小虽然减少GC次数,但是增加每次GC的时间,因为每次GC要把堆的大小维持在一个区间内。5、一个不稳定的堆并非毫无用处。在系统不需要使用大内存的时候,压缩堆空间,使得GC每次应对一个较小的堆空间,加快单次GC次数。基于这种考虑,JVM提供两个参数,用于压缩和扩展堆空间。

(1)-XX:MinHeapFreeRatio参数用于设置堆空间的最小空闲比率。默认值是40,当堆空间的空闲内存比率小于40,JVM便会扩展堆空间(2)-XX:MaxHeapFreeRatio参数用于设置堆空间的最大空闲比率。默认值是70,当堆空间的空闲内存比率大于70,JVM便会压缩堆空间。(3)当-Xmx和-Xmx相等时,上面两个参数无效

6、通过增大吞吐量提高系统性能,可以通过设置并行垃圾回收收集器。

(1)-XX:+UseParallelGC:年轻代使用并行垃圾回收收集器。这是一个关注吞吐量的收集器,可以尽可能的减少垃圾回收时间。

(2)-XX:+UseParallelOldGC:设置老年代使用并行垃圾回收收集器。

7、尝试使用大的内存分页:使用大的内存分页增加CPU的内存寻址能力,从而系统的性能。-XX:+LargePageSizeInBytes设置内存页的大小

JVM 最完整深入解析

下一次垃圾回收的时候,才去回收这个对象的内存。(2)可以在该方法里面,指定一些对象在释放前必须执行的操作。二、发现虚拟机频繁fullGC时应该怎么办:(fullGC指的是清理整个堆空间,包括年轻代和永久代)(1)首先用命令查看触发GC的原因是什么jstat–gccause进程id(2)如果是System.gc(),则看下代码哪里调用了这
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