JVM学习

1、JVM内存模型

　　

a、栈：

　　包括虚拟机栈和本地方法栈。

　　虚拟机栈为线程私有，生命周期与线程相同。java方法执行时会创建一个栈帧，里面保存着对象引用、基本类型数据等

　　本地方法栈和虚拟机栈类似，虚拟机为java方法服务，为本地方法栈为Native方法服务。

b、方法区：

　　方法区其中一种实现为永久代（PermGen），他是所有线程共享的区域，里面保存着类信息、静态变量、常量等。

c、堆（heap）：

　　所有线程共享区域，里面保存着对象和数组（java8开始静态变量和常量也保存在堆中）

d、PC寄存器（程序计数器）：

　　线程私有，记录着每个线程运行的位置

e、元空间（Metaspace）：

　　从java1.7开始，永久代里的数据有一部分数据开始移到堆中保存了，到了java1.8，永久代已经完全移除，取而代之的是元空间。他的作用类似永久代

 

2、个别内存区域的单独介绍

a、堆：

　　堆内存分为新生代（伊甸园eden、幸存区from Survivor -to Survivor ，默认大小8:1:1（对象的生命周期不一样，98%的对象在minor gc时被回收掉，这样可以利用90%空间，这个大小是经验值））和老年代。堆数据优先保存在eden区，大对象直接进去老年区。当jvm经历了Minor Gc时，对象从eden区移至Survivor区。当对象在Survivor经历了MaxTenuringThrehold（默认15）-1（从Eden到Survivor已经经历了1次）次后仍然存活，对象移至老年代。

b、元空间：

　　java8开始，jvm不在支持PermSize和MaxPermSize参数配置永久代。但是可以通过 -XX:MetaspaceSize和 -XX:MaxMetaspaceSize（可防止元空间占用太多本地内存）来配置元空间大小。

　　元空间与永久代最大的区别是：元空间不在虚拟机中，而在本地内存中。同时原来的常量移到了堆中的运行时常量池，静态变量也移到堆中了，因此java8中的堆内存会比以前大很多

　　由于永久代每次FullGc都会使永久代数据移动，同时类信息的大小比较难以确定等原因，使得永久代大小也难以确定。因此永久难以调优。元空间有元空间虚拟机管理，同时可以动态管理元空间大小。节约了GC扫描和压缩时间。

 

3、对象已死：

　　a、引用计数法：给对象引用加一个计数器，当一个地方引用它一次，加1，引用失效时，减1，为0时则对象已死。

　　　　缺点：当实例相互引用时，无法判断是否为已死

　　b、可达性分析（根搜索算法）：GcRoots不可达时，已死。（通过一系列名为"GC Roots"的对象作为起始点，从这些节点开始向下搜索，搜索所走过的路径称为引用链(Reference Chain)，当一个对象到GC Roots没有任何引用链相连时）

　　　　哪些可以作为GC ROOT（在运行中的变量）：虚拟机栈本地变量表引用的对象，类静态变量引用的对象，常量引用的对象，本地方法栈中JNI引用的对象

 

4、垃圾回收算法

a、标记-清除：

　　缺点：标记和清除的效率都不高，以及标记清除后会产生大量的内存不连续的碎片

b、复制算法：

　　介绍：把内存分为俩快，一个内存满时，将活的对象移动的另一个内存，将满的内存清空

　　缺点：浪费空间

　　ps:eden -> survivor使用的就是复制算法，当eden区存活率高时，使用老年代空间（伊甸园和幸存区默认空间比例8:1）

　　　　fromSurvivor -> toSurvivor也使用的是复制算法

c、标记-整理算法：

　　与标记-清除算法一样，但是这个是标记后让所有存活的对象移到一端，然后清空另一端

d、分代收集算法：

　　根据不同的区使用不同的回收机制

　　ps:一般分为新生代和老年代，新手代存活率低使用复制算法，老年代存活率高使用标记清除或者标记整理算法。

 minor gc之前，进行担保空间等检查，不满足条件，直接full GC（major gc 对于老年代）

5、FullGc的条件

a、System.gc()方法调用

b、老年代空间（old/Tenured）不足 

c、永生代（元空间）空间不足

d、CMS GC时出现promotion failed和concurrent mode failure 

e、统一Minor Gc晋升到老年代的平均值大于老年代的剩余空间

f、堆中分配很大的对象，老年代中没有足够的连续空间保存该大对象

 

6、垃圾回收器

　　垃圾回收有很多类型，这个主要回顾一下CMS和G1

a、CMS：

 

 

　　优点：减少程序的停顿时间（但是在初始标记和重新标记时依然会发生 stop the world）（Parallel Scavenge优点关注吞吐量）

　　 缺点：由于在gc时，程序仍然在运行，这导致垃圾回收并不一定完全，甚至可能发生错误导致执行fullGC，同时这也导致cms的回收频率比较高，影响应用程序的吞吐量（要求CPU），由于cms采用标记清楚算法，易产生大量空间碎片，这导致给大对象分配空间时可能无法找到连续空间，从而导致fullGC

b、G1　

　　g1回收器将堆空间划分为多个区域（即会有个多个Eden、多个Survivor、多个old区、多个Humongous区（用于保存大对象的区域））

　　g1回收器或在第一时间处理垃圾最多的区域，虽然也会暂停应用，但是会花费较少的时间回收垃圾最多的区域。

　　g1与CMS相比的优点：1、因为划分为多个区域，回收时减少了内存碎片的产生。2、g1适用与新生代和老年代，CMS只适用用老年代。