JVM总结+个人整理补充--转

转自 http://blog.csdn.net/Luomingku_1109

JVM是一种规范

Java源文件 --> 编译器 --> 字节码文件

字节码文件 --> JVM(解释器) --> 机器码

 

 

Hotspot JVM 后台运行系统线程主要有下面几个

VM Thread，等待JVM到达安全点操作出现

• stop-the-world 垃圾回收
• 线程栈dump
• 线程暂停
• 线程偏向锁(biased locking) 解除

 

周期性任务线程

• 定时器事件（中断），调度周期性操作

GC线程

• 支持JVM中不同的垃圾回收活动

编译器线程

• 在运行时将字节码动态编译成本地机器码

信号分发线程

• 接收发送到JVM的信号并调用适当的JVM方法处理

 

• 程序计数器PC（私有），线程执行字节码的行号指示器
• 虚拟机栈（私有），java方法执行的内存模型，每一个方法会创建一个栈帧，随着方法的调用和执行栈帧会入栈和出栈
• 本地方法区（私有），为Native方法服务
• 堆（共享），Runtime的数据，创建的对象和数组都保存在Java堆内存中
• 方法区/永久代（共享），存储JVM加载的类信息、常量、静态变量，即时编译器编译后的代码
• 永久代的内存回收针对常量池的回收和类型卸载，收益很小
• Runtime Constant Pool，运行时常量池，常量池，用来存放编译器生成的字面量和符号引用，类加载后放到方法区运行时常量池

JVM运行时内存

 

 

Eden区（伊甸园）

• Java新对象的出生地（若新对象内存占用大，直接分配到老年代）
• 当Eden区内存不够时，会触发MinorGC（新生代GC），堆新生代进行垃圾回收

SurvivorFrom

• 从上次GC中活下来的对象

SurvivorTo

• 上一次MinorGC在Eden和SurvivorFrom的幸存者

MinorGC的过程采用复制算法（复制->清空->互换）

• 把Eden和SurvivorFrom区域中存活的对象复制到SurvivorTo区域
• 如果有对象年龄到达了老年标准（默认15），会送到老年代
• 所有对象年龄+1（通过一个Age计数器）

清空Eden、survivorFrom

 

SurvivorFrom和SurvivorTo互换

• 可以保证对象内存的连续化

老年代

• 存放应用程序中生命周期长的内存对象
• 比较稳定，MajorGC不会频繁执行
• 在执行MajorGC前一般先进行一次MinorGC，使得新生代进入老年代，导致空间不够用触发
• MajorGC采用标记清除算法
• 当老年代也满了，会抛出OOM（Out Of Memory）异常

永久代

• 内存的永久保存区域，存放Class和Meta（元数据）
• GC不会在主程序运行期永久区域进行清理，导致永久代随着Class的增多而胀满，抛出OOM

JAVA8与元数据

• 在JAVA8中，永久代被移除，被一个称为"元数据区"的区域所取代
• 元空间与永久代之间的区别：元空间不在虚拟机中，使用本地内存
• 类的元数据放入native本地内存，字符串池和类的静态变量放入java堆中

垃圾回收算法

引用计数法

• 虚拟机并不是通过引用计数算法判断对象是否存活
• 引用计数法，给对象添加一个引用计数器，有一个地方引用它，计数器+1
• 当引用失效，计数器-1，任何时刻，计数器为0的对象不可能再被使用

可达性分析算法

• 为了解决引用计数法的循环引用问题
• 从称为“GC Roots”的对象作为起始点，从节点开始向下探索，探索所走过的路径称为引用链（Reference Chain）
• 若在"GC Roots"和一个对象之间没有可达路径，称该对象不可达

 

标记清除算法（Mark-Sweep）

• 先标记再清除
• 效率低，而且会产生大量不连续的碎片，后面分配对象内存可能会无法找到足够大的连续内存

复制算法（Copying）

• 将内存划分为大小相等的两块，每次只使用其中一块
• 当一块内存用完，就将存活的对象复制到另一块上，清理已经使用的空间
• 不用考虑内存碎片的复杂情况，代价是内存缩小为原来的一半
• 现代商业虚拟机都采用这种收集算法回收新生代

标记整理算法（Mark-Compact）

• 先标记，然后把对象移动到内存的一端，然后清除端边界外的对象

 

 

分代收集算法

• 大部分JVM采用的方法，核心思想，根据对象存活的声明周期将内存划分为不同域
• GC划为Tenured/Old Generation 和 Young Generation

新生代与复制算法

• 大部分JVM的GC对新生代采取Copying算法
• Minor GC时，将两块空间中还活着的对象复制到另一块Survivor空间

老年代与标记复制算法

• 永久代存储Class，常量，方法描述
• 新对象主要在Eden，Survivor的From和To空间
• 新生代的内存区域发生Minor GC时，存活对象移动到Survivor To空间，清理Eden和Survivor From空间
• 如果Survivor Space满了，会放到老年代
• 存活对象躲过一次GC，年龄+1，默认15岁会送到老年代

JAVA四种引用类型

强引用

• 把一个对象赋给一个应用变量，处于可达状态，不可能被垃圾回收机制回收，Java内存泄漏的主要原因之一

软引用

• 使用SoftReference类实现，内存足够不会被回收，内存空间不足会被回收，用在对内存敏感的程序中

弱引用

• WeakReference类实现，比软引用生存期短，只要GC运行，就会回收该对象的内存

虚引用

• 通过PhantomReference类实现，与引用队列联合使用，跟踪对象被垃圾回收的状态

分区收集算法

• 分区算法将整个堆空间划分为连续的不同小区间，每个小区间独立使用，可以控制一次回收多少个小区间
• 每次合理回收若干个小区间（而不是整个堆），从而减少一次GC所产生的停顿

垃圾收集器

 

Serial（连续）垃圾收集器（单线程、复制算法）

• 只会使用一个CPU或一条线程去完成垃圾收集工作，并在垃圾收集的同时，暂停其他所有的工作线程
• 简单高效，对于单个CPU来说，没有线程交互的开销，可以获得单线程的最高垃圾收集效率、
• java虚拟机运行在Client模式下默认的新生代垃圾收集器

ParNew垃圾收集器（Serial+多线程）

• Serial收集器的多线程版本
• ParNew垃圾收集器在垃圾收集过程中同样暂停所有其他工作线程
• ParNew默认开启和CPU数目相同的线程数，可以通过：-XX：ParallelGCThreads，限制垃圾收集器的线程数
• Server模式下新生代的默认垃圾收集器

Parallel Scavenge收集器（多线程复制算法、高效）

• 新生代垃圾收集器，使用复制算法，多线程垃圾收集器
• 程序达到一个可控制的吞吐量（Throughput）
• 吞吐量 = 运行时间/（运行时间+垃圾收集时间）
• 高吞吐量可以高效率利用CPU
• 自适应调节策略也是ParallelScavenge收集器与ParNew收集器的一个重要区别

Serial Old收集器（单线程标记整理算法）

• Serial收集器的老年代
• JDK1.5前与新生代的Parallel Scavenge收集器搭配使用
• 作为老年代中使用CMS收集器的后备垃圾收集方案

新生代Serial与老年代Serial Old搭配垃圾收集过程

 

 新生代Parallel Scavenge收集器与ParNew收集器都是多线程的收集器，都使用复制算法，都暂停工作线程

 新生代Parallel Scavenge/ParNew收集器与老年代Serial Old搭配垃圾收集过程图

 

 

 Parallel Old收集器（多线程标记整理算法）

• JDK1.6开始提供
• ParaellScavenge收集器只能搭配老年代的Serial Old收集器，Paralle Old 为老年代同样提供吞吐量优先的垃圾收集器
• 若系统对吞吐量要求比较高，考虑新生代Parallel Scavenge和年老代Parallel Old收集器的搭配策略

新生代Parallel Scavenge和老年代Parallel Old收集器搭配运行过程

 

 CMS收集器（多线程标记清除算法）

• Concurrent mark sweep 收集器是一种老年代垃圾收集器
• 主要目标是获取最短垃回收停顿时间，和其他老年代使用标记-整理算法不同，使用多线程的标记-清除算法

CMS的工作过程

• 初始标记，标记一下 GC Roots能直接关联的对象，速度很快，仍然需要暂停所有的工作线程
• 并发标记，进行GC Roots 跟踪过程，和用户线程一起工作，不需要暂停工作线程
• 重新标记，用户程序继续运行而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录，仍需要暂停所有的工作线程
• 并发清除，清除GC Roots不可达对象，和用户线程一起工作，不需要暂停工作线程，耗时最长的并发标记和并发清除过程中，垃圾收集线程可以和用户一起并发工作
• 总体上看，CMS收集器的内存回收和用户线程是一起并发执行的

 

 G1收集器

Garbage first垃圾收集器是目前垃圾收集器理论发展的前沿成果

• 基于标记-整理算法，不产生内存碎片
• 精确控制停顿时间，不牺牲吞吐量前提下，实现低停顿垃圾回收
• G1收集器避免全区域垃圾收集，把堆内存划分为大小固定的几个独立区域，跟踪这些区域的垃圾收集进度，同时在后台维护一个优先级列表，每次根据所允许的收集时间，优先回收垃圾最多的区域。区域划分和优先级区域回收机制，确保G1收集器可以在有限时间内获得最高的垃圾收集效率