JVM基础

1、JVM内存模型

2、分区

JVM 内存区域主要分为线程私有区域【程序计数器、虚拟机栈、本地方法区】、线程共享区域【JAVA 堆、方法区】、直接内存。

2.1 程序计数器

一块较小的内存空间, 是当前线程所执行的字节码的行号指示器，每条线程都要有一个独立的程序计数器，这类内存也称为“线程私有”的内存。

正在执行 java 方法的话，计数器记录的是虚拟机字节码指令的地址（当前指令的地址）。如果还是 Native 方法，则为空。

这个内存区域是唯一一个在虚拟机中没有规定任何 OutOfMemoryError 情况的区域。

2.2 虚拟机栈

是描述 java 方法执行的内存模型，每个方法在执行的同时都会创建一个栈帧（Stack Frame）用于存储局部变量表、操作数栈、动态链接、方法出口等信息。每一个方法从调用直至执行完成的过程，就对应着一个栈帧在虚拟机栈中入栈到出栈的过程。

2.3 本地方法区

本地方法区和 Java Stack 作用类似, 区别是虚拟机栈为执行 Java 方法服务, 而本地方法栈则为Native 方法服务, 如果一个 VM 实现使用 C-linkage 模型来支持 Native 调用, 那么该栈将会是一个C栈，但 HotSpot VM 直接就把本地方法栈和虚拟机栈合二为一。

2.4 堆-运行时数据区

是被线程共享的一块内存区域，创建的对象和数组都保存在 Java 堆内存中，也是垃圾收集器进行垃圾收集的最重要的内存区域。由于现代 VM 采用分代收集算法, 因此 Java 堆从 GC 的角度还可以细分为: 新生代(Eden 区、From Survivor(S0) 区和 To Survivor (S1)区)和老年代。

2.5 方法区

即我们常说的永久代(Permanent Generation), 用于存储被 JVM 加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数据. HotSpot VM把 GC分代收集扩展至方法区, 即使用Java堆的永久代来实现方法区, 这样 HotSpot 的垃圾收集器就可以像管理 Java 堆一样管理这部分内存, 而不必为方法区开发专门的内存管理器(永久带的内存回收的主要目标是针对常量池的回收和类型的卸载, 因此收益一般很小)。

运行时常量池（Runtime Constant Pool）是方法区的一部分。Class 文件中除了有类的版

本、字段、方法、接口等描述等信息外，还有一项信息是常量池。

1.7之后已经移除了永久代，而是元空间

元空间的本质和永久代类似，都是对JVM规范中方法区的实现。不过元空间与永久代之间最大的区别在于：元空间并不在虚拟机中，而是使用本地内存。因此，默认情况下，元空间的大小仅受本地内存限制，但可以通过以下参数来指定元空间的大小：

-XX:MetaspaceSize，初始空间大小，达到该值就会触发垃圾收集进行类型卸载，同时GC会对该值进行调整：如果释放了大量的空间，就适当降低该值；如果释放了很少的空间，那么在不超过MaxMetaspaceSize时，适当提高该值。

-XX:MaxMetaspaceSize，最大空间，默认是没有限制的。

-XX:MinMetaspaceFreeRatio，在GC之后，最小的Metaspace剩余空间容量的百分比，减少为分配空间所导致的垃圾收集

-XX:MaxMetaspaceFreeRatio，在GC之后，最大的Metaspace剩余空间容量的百分比，减少为释放空间所导致的垃圾收集

3、JVM常用参数

查看jdk的jvm默认参数

java -XX:+PrintCommandLineFlags -version

-Xms ：初始堆大小

-Xmx ：最大堆大小

-XX:NewSize=n ：设置年轻代大小

-XX:NewRatio=n ：设置年轻代和年老代的比值.如:为3,表示年轻代与年老代比值为1:3,年轻代占整个年轻代年老代和的1/4

-XX:SurvivorRatio=n ：年轻代中Eden区与两个Survivor区的比值.注意Survivor区有两个.如:3,表示Eden:Survivor=3:2,一个Survivor区占整个年轻代的1/5

-XX:MaxPermSize=n ：设置持久代大小

XX:+UnlockCommercialFeatures ：启动飞行记录 -XX:+FlightRecorder

-Xss ：线程堆栈大小，默认1M

-verbose:gc 发生gc时，打印gc相关信息，设置gc日志，等同-XX:+PrintGC

-XX:+PrintGCDetails ：打印gc日志详细信息

-XX:+PrintGCDateStamps ：打印GC日志时间戳

-verbose:gc -Xloggc:E:\gc-log\gc.log ：生成gc日志

eg:

-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCDateStamps -verbose:gc -Xloggc:E:\gc-log\gc.log

-XX:+UseAdaptiveSizePolicy ： UseParallelGC根据GC的情况自动计算计算 Eden、From 和 To 区的大小

-XX:+DisableExplicitGC ：禁用System.gc()

-XX:+UseCompressedOops ：开启(-XX:+UseCompressedOops) 可以压缩指针。关闭(-XX:-UseCompressedOops) 可以关闭压缩指针。

-XX:+UnlockExperimentalVMOptions ：解锁实验参数，允许使用实验性参数

G1相关参数

-XX:+UseG1GC ：使用G1收集器

-XX:G1MixedGCLiveThresholdPercent=50 ：默认值是85%。规定只有存活对象低于85%的Region才可以被回收

-XX:G1HeapRegionSize=16 ：使用G1收集器时，设置java堆被分割的大小

-XX:ParallelGCThreads=8 ：配置并行收集器的线程数

-XX:ConcGCThreads=6 ：并发GC的线程数量

-XX:MaxGCPauseMillis=200 ：设置GC的最大暂停时间为200ms

配置G1收集器,修改最大暂停时间进行调优

-XX:+UseG1GC -Xmx32g -XX:MaxGCPauseMillis=200 -Xmx32g 设置堆内存的最大内存为32G

-XX:MaxGCPauseMillis=200设置GC的最大暂停时间为200ms

4、GC的种类

新生代回收（Minor GC/Young GC）:指只是进行新生代的回收。
老年代回收（Major GC/Old GC）:指只是进行老年代的回收。
堆收集（Full GC）:收集整个Java堆和方法区(注意包含方法区)。

5、垃圾回收算法

5.1 复制算法

将可用内存按容量划分为大小相等的两块，每次只使用其中的一块。当这一块的内存用完了，就将还存活着的对象复制到另外一块上面，然后再把已使用过的内存空间一次清理掉。

复制算法实现简单，运行高效，内存复制，没有内存碎片。但是其内存利用率只有一半。

复制回收算法适合于新生代，因为大部分对象朝生夕死，那么复制过去的对象比较少，效率自然就高，另外一半的一次性清理是很快的。

5.2 标记-清除算法

算法分为“标记”和“清除”两个阶段：首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后统一回收所有被标记的对象。

回收效率不稳定，如果大部分对象是朝生夕死，那么回收效率降低，因为需要大量标记对象和回收对象，对比复制回收效率很低。

标记清除之后会产生大量不连续的内存碎片。

回收的时候如果需要回收的对象越多，需要做的标记和清除的工作越多，所以标记清除算法适用于老年代。

5.3 标记-整理算法

首先标记出所有需要回收的对象，在标记完成后，后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。标记整理算法虽然没有内存碎片，但是效率偏低。

标记整理与标记清除算法的区别主要在于对象的移动。对象移动不单单会加重系统负担，同时需要全程暂停用户线程才能进行，同时所有引用对象的地方都需要更新。

5.4分代收集

新生代复制算法,老年代以标记整理算法为主。

6、垃圾收集器

6.1 Serial（串行）收集器

在jdk1.3.1之前，java虚拟机仅仅能使用Serial收集器。 Serial收集器是一个单线程的收集器，但它的“单线程”的意义并不仅仅是说明它只会使用一个CPU或一条收集线程去完成垃圾收集工作，更重要的是在它进行垃圾收集时，必须暂停其他所有的工作线程，直到它收集结束。

PS：开启Serial收集器的方式

-XX:+UseSerialGC

6.2 Parallel（并行）收集器

Parallel收集器也称吞吐量收集器，相比Serial收集器，Parallel最主要的优势在于使用多线程去完成垃圾清理工作，这样可以充分利用多核的特性，大幅降低gc时间。

PS:开启Parallel收集器的方式

-XX:+UseParallelGC -XX:+UseParallelOldGC

6.3 CMS（并发）收集器

MS收集器在Minor GC时会暂停所有的应用线程，并以多线程的方式进行垃圾回收。在Full GC时不再暂停应用线程，而是使用若干个后台线程定期的对老年代空间进行扫描，及时回收其中不再使用的对象。

PS:开启CMS收集器的方式

-XX:+UseParNewGC -XX:+UseConcMarkSweepGC

6.4 G1（并发）收集器

G1收集器（或者垃圾优先收集器）的设计初衷是为了尽量缩短处理超大堆（大于4GB）时产生的停顿。相对于CMS的优势而言是内存碎片的产生率大大降低。

G1将老年代新生代物理空间划分取消了，这样我们再也不用单独的空间对每个代进行设置了，不用担心每个代内存是否足够。

PS:开启G1收集器的方式

-XX:+UseG1GC

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本文作者：Mr.Fire
本文链接：https://www.cnblogs.com/mrfire/p/15412894.html
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