JavaJVM相關(guān)基礎(chǔ)知識

JavaJVM相關(guān)基礎(chǔ)知識jmm內(nèi)存a模型）Java的并發(fā)采用共享內(nèi)存模型，線程之間通過讀寫內(nèi)存的公共狀態(tài)進行通訊。多個線程之間是不能通過直接傳遞數(shù)據(jù)交互的，它們之間交互只能通過共享變量實現(xiàn)；）主要目的是定義程序中各個變量的訪問規(guī)則；）Java內(nèi)存模型規(guī)定所有變量都存儲在主內(nèi)存中，每個線程還有自己的工作內(nèi)存：-線程的工作內(nèi)存中保存了被該線程使用到的變量的拷貝（從主內(nèi)存中拷貝過來），線程對變量的所有操作都必須在工作內(nèi)存中執(zhí)行，而不能直接訪問主內(nèi)存中的變量；不同線程之間無法直接訪問對方工作內(nèi)存的變量，線程間變量值的傳遞都要通過主內(nèi)存來完成?主內(nèi)存主要對應(yīng)Java堆中實例數(shù)據(jù)部分；-工作內(nèi)存對應(yīng)于虛擬機棧中部分區(qū)域I御'之間的通信由內(nèi)存模型JMMJvaI御'之間的通信由內(nèi)存模型JMMJva叫存|I主）控制:-JM決定一個線程對變量的寫入何時對另一個線程可見。*線程之間共享變量存儲在主內(nèi)存中1\；,』每個線程有4個私有的本地內(nèi)存，單面存儲了讀寫共享變量的副本。'?JMM通過控制每個線程的本地內(nèi)存之間的交互，來為程序員提供內(nèi)存可見性保證。）可見5性、有序性：?當一個共享變量在多個本地內(nèi)存中有副本時，如果一個本地內(nèi)存修改了該變量的副本，其他變量應(yīng)該能夠看到修改后的值，此為可見性。?保證線程的有序執(zhí)行，這個為有序性。（保證線程安全）內(nèi)存6間交互操作：（鎖定）：作用于主內(nèi)存的變量，把一個變量標識為一條線程獨占狀態(tài)。（解鎖）：作用于主內(nèi)存的變量，把一個處于鎖定狀態(tài)的變量釋放出來，釋放后的變量才可以被其他線程鎖定。a（讀?。鹤饔糜谥鲀?nèi)存變量，把主內(nèi)存的一個變量讀取到工作內(nèi)存中。a（載入）：作用于工作內(nèi)存，把操作讀取到工作內(nèi)存的變量載入到工作內(nèi)存的變量副本中（使用）：作用于工作內(nèi)存的變量，把工作內(nèi)存中的變量值傳遞給一個執(zhí)行引擎。a（賦值）：作用于工作內(nèi)存的變量。把執(zhí)行引擎接收到的值賦值給工作內(nèi)存的變量。（存儲）：把工作內(nèi)存的變量的值傳遞給主內(nèi)存（寫入）：把操作的值入到主內(nèi)存的變量中））注）意7：*不允許a、（操作之一單獨出現(xiàn)?不允許一個線程丟棄a操作?不允許一個線程不經(jīng)過a操作，就把工作內(nèi)存中的值同步到主內(nèi)存中?一個新的變量只能在主內(nèi)存中生成?—個變量同一時刻只允許一條線程對其進行操作。但操作可以被同一條線程執(zhí)行多次，只有執(zhí)行相同次數(shù)的操作，變量才會解鎖-如果對一個變量進行操作，將會清空工作內(nèi)存中此變量的值，在執(zhí)行引擎使用這個變量前，需要重新執(zhí)行或者a操作初始化變量的值。*如果一個變量沒有被鎖定，不允許對其執(zhí)行操作，也不允許一個被其他線程鎖定的變量?對一個變量執(zhí)行操作之前，需要將該變量同步回主內(nèi)存中的av和棧）堆：a可動態(tài)申請的內(nèi)存空間其記錄空閑內(nèi)存空間的鏈表由操作系統(tǒng)維護；其中的內(nèi)存在不需要時可以回收，以分配給新的內(nèi)存請求，其內(nèi)存中的數(shù)據(jù)是無序的；—般由使用者自由分配，a分配的就是堆，需要手動釋放；被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機啟動時創(chuàng)建，此內(nèi)存區(qū)域的唯一目的就是存放對象實例。

Si:.Heac)艸有塡眉長宇'“董爭區(qū)由赳中耳猝隔商耳哉爭飛龍4地宇軾口4也R沬海虛擬機梯+本地方^槿Si:.Heac)艸有塡眉長宇'“董爭區(qū)由赳中耳猝隔商耳哉爭飛龍4地宇軾口4也R沬海虛擬機梯+本地方^槿VNStack+(laiiveMethodStack方法國NothodArea砒計姍ProgramCounterReglster曲生代?2棧stack:先進后出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通常用于保存方法（函數(shù)）中的參數(shù)，局部變量.；在java中，所有基本類型和引用類型都在棧中存儲棧中數(shù)據(jù)的生存空間一般在當前scopes內(nèi)（就是由｛...｝括起來的區(qū)域）；先分配的內(nèi)存必定后釋放；—般由系統(tǒng)自動分配，存放函數(shù)的參數(shù)值，局部變量等，自動清除3方法區(qū)本地方法棧1）方法區(qū)MethodArea:和Java堆一樣，別名叫做Non-Heap（非堆），是各個線程共享的內(nèi)存區(qū)域；它用于存儲已被虛擬機加載的類信息、常量、靜態(tài)變量、即時編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)運行時常量池RuntimeConstantPool:方法區(qū)的一部分；Class文件中除了有類的版本、字段、方法、接口等描述等信息外，還有一項信息是常量池ConstantPoolTable），用于存放編譯期生成的各種字面量和符號引用，這部分內(nèi)容將在類加載后存放到方法區(qū)的運行時常量池中2本地方法棧NativeMethodStacks:是為虛擬機使用到的Native方法服務(wù)注意：JVM組成本US方脫區(qū)］C挫鵡本US方脫區(qū)］4.JVM運行時數(shù)據(jù)區(qū)程序計數(shù)器是一川塊內(nèi)存，記錄著當前程序運行到哪了字節(jié)碼解釋器的工作就是通過改變這個計數(shù)器的值來選取下一條需要執(zhí)行的字節(jié)碼指令，分支，循環(huán)，跳轉(zhuǎn)，異常處理，線程回復(fù)等都需要依賴這個計數(shù)器來完成；如果一個線程執(zhí)行一個主要方法，這個計數(shù)器記錄的是正在執(zhí)行的虛擬機字節(jié)碼指令的地址如果正在執(zhí)行的是一個本地方法，這個計數(shù)器的值則為空；唯個在Java的虛擬機規(guī)范中沒有規(guī)定任何OutOfMemoryErro異常情況的區(qū)域其余參考2和3

堆Heap丸行弓罩運f謝散據(jù)區(qū)JT眾3議口本地方這性Native制牡血口打Scact方注區(qū)MelhodArea堆Heap丸行弓罩運f謝散據(jù)區(qū)JT眾3議口本地方這性Native制牡血口打Scact方注區(qū)MelhodArea機慌VMSuck國序計戢器CounterRegisler衣ti方注莊GCGarbageCollection:能可以自動監(jiān)測對象是否超過作用域從而達到自動回收內(nèi)存的目的5如何判斷回收此對象1）根索算法：每個對象看做根節(jié)點，GCroots,也就是根對象，如果從一個對象沒有到達根對象的路徑，或者說從根對象開始無法引用到該對象，該對象就是不可達的GCRoots對象：Otject?OhjErtSGlfioabGCRoots對象：Otject?OhjErtS虛擬機棧（棧幀中的本地變量表）中引用的對象，每個方法執(zhí)行的時候，jvm都會創(chuàng)建一個相應(yīng)的棧幀（棧幀中包括操作數(shù)棧、局部變量表、運行時常量池的引用）；訓邸方法區(qū)中類靜態(tài)屬性引用的對象（使用static關(guān)鍵字），此類不屬于任何實例；%「-耳方法區(qū)常量引用的對象（使用staticfinal關(guān)鍵字）；本地方法棧（NativeStack）引用的對象，JNI技術(shù)使用Native方法2）引用計數(shù)法（目前未使用）java在運行時，當有一個地方引用該對象實例，會將這個對象實例加1,引用失效時就減1,jvm在掃描內(nèi)存時，發(fā)現(xiàn)引用計數(shù)值為0的則是垃圾對象，計數(shù)值大于0的則為活躍對象Java內(nèi)存泄漏實際開發(fā)中，可能會存在無用但可達的對象，這些對象不能被GC回收，因此也會導致內(nèi)存泄露的發(fā)生（OutOfMemoryErroi）常見的內(nèi)存泄漏現(xiàn)象：1）長生命周期的對象持有短生命周期的引用，就很可能會出現(xiàn)內(nèi)存泄露publicclassTest{Objectobject;publicvoidtest（）{object=newObject（）;〃…其他代碼}}2）靜態(tài)集合類像HashMap、Vector等的使用最容易出現(xiàn)內(nèi)存泄露，這些靜態(tài)變量的生命周期和應(yīng)用程序一致，所有的對象Object也不能被釋放，因為他們也將一直被Vector等應(yīng)用著

staticVectorv-newVector()；for(inti=1;i<1OO；i-n-h)Objecto=newObjectf);vnadd(o);o=null;當集合里面的對象屬性被修改后，再調(diào)用remove()方法時不起作用；(Connection在任何時候都無法自動回收，而Connection—旦各種連接，數(shù)據(jù)庫連接，網(wǎng)絡(luò)連接,IO連接等沒有顯示調(diào)用close關(guān)閉,回收，Resultset和Statement(Connection在任何時候都無法自動回收，而Connection—旦注意：盡量減少使用靜態(tài)變量，類的靜態(tài)變量的生命周期和類同步的；明確內(nèi)存對象的有效作用域;各種連接(數(shù)據(jù)庫連接，網(wǎng)絡(luò)連接,IO連接)操作，務(wù)必顯示調(diào)用close關(guān)閉;對于不需要使用的對象手動設(shè)置null值，不管GC何時會開始清理，我們都應(yīng)及時的將無用的對象標記為可被清理的對象JVM垃圾回收算法Java堆中的對象是分為新生代和老年代標記-清除算法Mark-Sweep:首先標記出所有需要回收的對象，在標記完成之后統(tǒng)一回收所有標記的對象，但標記和清除過程的效率都不高，標記清除之后會產(chǎn)生大量不連續(xù)的內(nèi)存碎片2)Marl3)里，I：jvm掃描所有對象，通過根搜索算法標記被引用的對象，之后會申請新的內(nèi)存空間，將標記的對象復(fù)制到新的內(nèi)存空間存活的對象復(fù)制完雷清空原來的內(nèi)存空間，將新的內(nèi)存最為vm的對象存儲空間，但代價是將內(nèi)存縮小為原來的一半完，jv團收算法就是分代回收2)Marl3)里，I：jvm掃描所有對象，通過根搜索算法標記被引用的對象，之后會申請新的內(nèi)存空間，將標記的對象復(fù)制到新的內(nèi)存空間存活的對象復(fù)制完雷清空原來的內(nèi)存空間，將新的內(nèi)存最為vm的對象存儲空間，但代價是將內(nèi)存縮小為原來的一半完，jv團收算法就是分代回收,I年輕代以復(fù)制算法為主，老年代以標記整理算法為主年輕代對象比較多|每次垃圾回收另一個內(nèi)存區(qū)域，其余勺垃圾對象回收，而且要盡可能快的減少生命周期短的對象，存活的對象較少，因此只要將清除，并且復(fù)制的數(shù)量較少，效率較高；老年代是年輕代篩選出來的對象，需要刪除的對象比較少，顯然采用標記整理效率較高8.JVM垃圾回收器8.JVM垃圾回收器新生代收集器：Serial、ParNew、ParallelScavenge老年代收集器：CMS、SerialOld、ParallelOld整堆收集器：G1并行收集：指多條垃圾收集線程并行工作，但此時用戶線程仍處于等待狀態(tài)。并發(fā)收集：指用戶線程與垃圾收集線程同時工作（不一定是并行的可能會交替執(zhí)行）。用戶程序在繼續(xù)運行，而垃圾收集程序運行在另一個CPU上。吞吐量：即CPU用于運行用戶代碼的時間與CPU總消耗時間的比值（吞吐量=運行用戶代碼時間/（運行用戶代碼時間+垃圾收集時間））。例如：虛擬機共運行100分鐘，垃圾收集器花掉1分鐘，那么吞吐量就是99%1）Serial收集器串行；用于新生代的單線程收集器，采用復(fù)制算法進行垃圾收集；Serial進行垃圾收集時，不僅只用一條線程執(zhí)行垃圾收集工作，它在收集的同時，所有的用戶線程必須暫停StopTheWorld）適用于Client模式下的虛擬機，單CPUSerialjSerial0Id釀詞畫瑋謔CHJJCrtJj陰?!陳CHJJCrtJj陰?!陳ParNew收集器是一個Serial的多線程版本，其它與Serial并無區(qū)別;默認開啟的收集線程數(shù)與CPU的數(shù)量相同，在CPU非常多的環(huán)境中，可以使用-XX:ParallelGCThreads參數(shù)來限制垃圾收集的線程數(shù);存在StopTheWorld;許多運行在Server模式下的虛擬機中首選的新生代收集器，除了Serial收集器外，目前只有它能與CMS收集器配合工作F^rNew^SerialOle組合收籍運if示意MT：P湘劇i觀斷切胡oirtM函使用復(fù)制算法的收集器，又是并行的多線程收集器；使用復(fù)制算法的收集器，又是并行的多線程收集器；與ParNew的不同之處是ParNew的目標是盡可能縮短垃圾收集時用戶線程的停頓時間，ParallelScavenge的目標是達到一個可控制的吞吐量；GC自適應(yīng)調(diào)節(jié)：-XX:+UseAdptiveSizePolicy開啟提供兩個參數(shù)用于精確控制吞吐量：XX:MaxGCPauseMillis控制最大的垃圾收集停頓時間XX:GCRatio直接設(shè)置吞吐量的大小計算方法是：1/（1+n）4）SerialOldSerial的老年代版本，同樣是一個單線程收集器，采用標記-整理算法；用途：在JDK1.5以及以前的版本中與ParallelScavenge收集器搭配使用；作為CMS收集器的后備方案ParallelOld

ParallelScavenge的老年代版本，是一個多線程收集器，采用標記-整理算法;JDK1.6有ParallelOld收集器可搭配ParallelScavenge收集器；JDK1.6及之后用來代替老年代的SerialOld收集器Para新生此收規(guī)則耳泳晦諂時齡瀟幗匱毎記遛朗丸晡術(shù)恵戶刪hCPUC|用戶勰6)CMS(ConcurrentMarkSweep)6)CMS(ConcurrentMarkSweep)JDK1.5推出；CMS的內(nèi)存回收是與用戶線程一起“并發(fā)”執(zhí)行的運行過程:1）初始標記：StopTheWorld，初始標記僅僅標記GCRoots能直接關(guān)聯(lián)到的對象，速度很快；2）并發(fā)標記：進行GCRootsTracing的過程，同時開啟GC和用戶線程，用一個閉包結(jié)構(gòu)去記錄可達對象找出存活對象且用戶線程可并發(fā)執(zhí)行；3）重新標記：修正并發(fā)標記期間因為用戶程序繼續(xù)運行而導致標記產(chǎn)生變動的那一部分對象的標記記錄（采用多線程并行執(zhí)行來提升效率）；需要"StopTheWorld",且停頓時間比初始標記稍長，但遠比并發(fā)標記短；4）并發(fā)清除：開啟用戶線程，同時GC線程開始對為標記的區(qū)域做清掃，回收所有的垃圾對象細no陽采馬瓏i講顯注酗育用戶罐餉璉行缺點：對CPU資源非常敏感；無法處理浮動垃圾，可能出現(xiàn)ConcurrentModelFailure失敗而導致另一次FullGC的產(chǎn)生；因為采用標記-清除算法所以會存在空間碎片的問題，導致大對象無法分配空間，不得不提前觸發(fā)一次FullGC7）G1（Garbage-First）jdk1.7才正式引用的商用收集器，在JDK1.9已經(jīng)成為默認的收集器；以極高概率滿足GC停頓時間要求的同時，還具備高吞吐量性能特征;特點：1）并行與并發(fā)：G1能充分利用CPU、多核環(huán)境下的硬件優(yōu)勢，使用多個CPU（CPU或者CPU核心）來縮短stop-The-World停頓時間。部分其他收集器原本需要停頓Java線程執(zhí)行的GC動作，G1收集器仍然可以通過并發(fā)的方式讓java程序繼續(xù)執(zhí)行；2）分代收集：能獨立管理整個GC堆（新生代和老年代），而不需要與其他收集器搭配；能夠采用不同方式處理不同時期的對象；雖然保留分代概念，但Java堆的內(nèi)存布局有很大差別；將整個堆劃分為多個大小相等的獨立區(qū)域（Region）；新生代和老年代不再是物理隔離，它們都是一部分Region（不需要連續(xù)）的集合；3）空間整合：從整體看，是基于標記-整理算法；從局部（兩個Region間）看，是基于復(fù)制算法：不會產(chǎn)生內(nèi)存碎片，有利于長時間運行；4）可預(yù)測停頓：G1除了追求低停頓外，還能建立可預(yù)測的停頓時間模型；可以明確指定M毫秒時間片內(nèi)，垃圾收集消耗的時間不超過N

毫秒有計劃的避免在整個Java堆中進行全區(qū)域的垃圾收集；G1跟蹤各個Region里面的垃圾堆積的大小，在后臺維護一個優(yōu)先列表，每次根據(jù)允許的收集時間，優(yōu)先回收價值最大的Region;這樣就保證了在有限的時間內(nèi)可以獲取盡可能高的收集效率G1如何避免整堆掃描：G1中每個Region都有一個與之對應(yīng)的RememberedSet,，虛擬機發(fā)現(xiàn)程序在對Reference類型進行寫操作時，會產(chǎn)生一個WriteBarrier暫時中斷寫操作，檢查Reference引用對象是否處于多個Region中（即檢查老年代中是否引用了新生代中的對象），如果是，便通過CardTable把相關(guān)引用信息記錄到被引用對象所屬的Region的RememberedSet中。當進行內(nèi)存回收時，在GC根節(jié)點的枚舉范圍中加入RememberedSet即可保證不對全堆進行掃描也不會有遺漏。運行大致過程：初始標記：僅標記GCRoots能直接到的對象，并且修改TAMS（NextTopatMarkStart）的值，讓下一階段用戶程序并發(fā)運行時，能在正確可用的Region中創(chuàng)建新對象。（需要線程停頓，但耗時很短。并發(fā)標記：從GCRoots開始對堆中對象進行可達性分析，找出存活對象。（耗時較長，但可與用戶程序并發(fā)執(zhí)行）最終標記：為了修正在并發(fā)標記期間因用戶程序執(zhí)行而導致標記產(chǎn)生變化的那一部分標記記錄。且對象的變化記錄在線程RememberedSetLogs里面，把RememberedSetLogs里面的數(shù)據(jù)合并到RememberedSet中。（需要線程停頓，但可并行執(zhí)行。）篩選回收：對各個Region的回收價值和成本進行排序，根據(jù)用戶所期望的GC停頓時間來制定回收計劃。（可并發(fā)執(zhí)行）9堆內(nèi)存劃分不同的對象，生命周期是不一樣的，因此不同生命周期的對象采用不同的收集方式，可以提高垃圾回收的效率串行serial,并行parallel,以及CMS,把堆內(nèi)存劃分為固定大小的三個部分年輕代（younggeneration）,年老代（oldgeneration）,以及持久代（permanentgeneration）Sur'dvor錚厭Ed=fl1）年輕M弋Y（51ungC飛nse：ienerationPern'anent\JYoung闌毗1訕叩OldG?rwrali｛）nPennanBntGenerglian分為三個區(qū)，一個Eden區(qū)，大部