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1、JVM學習筆記（一）-基本結構,從Java平臺的邏輯結構上來看，我們可以從下圖來了解JVM： 從下圖能清晰看到Java平臺包含的各個邏輯模塊，也能了解到JDK與JRE的區(qū)別：,對于JVM自身的物理結構，我們可以從下圖鳥瞰一下：,對于JVM的學習，在我看來這么幾個部分最重要： Java代碼編譯和執(zhí)行的整個過程 JVM內存管理及垃圾回收機制 下面將這兩個部分進行詳細學習,JVM學習筆記（二）-Java代碼編譯和執(zhí)行的整個過程,Java代碼編譯是由Java源碼編譯器來完成，流程圖如下所示：,Java字節(jié)碼的執(zhí)行是由JVM執(zhí)行引擎來完成，流程圖如下所示：,Java代碼編譯和執(zhí)行的整個過程包含了以下三個

2、重要的機制： Java源碼編譯機制 類加載機制 類執(zhí)行機制,Java源碼編譯機制,Java 源碼編譯由以下三個過程組成： 分析和輸入到符號表 注解處理 語義分析和生成class文件 流程圖如下所示：,最后生成的class文件由以下部分組成： 結構信息。包括class文件格式版本號及各部分的數(shù)量與大小的信息 元數(shù)據(jù)。對應于Java源碼中聲明與常量的信息。包含類/繼承的超類/實現(xiàn)的接口的聲明信息、域與方法聲明信息和常量池 方法信息。對應Java源碼中語句和表達式對應的信息。包含字節(jié)碼、異常處理器表、求值棧與局部變量區(qū)大小、求值棧的類型記錄、調試符號信息,類加載機制,JVM的類加載是通過ClassL

3、oader及其子類來完成的，類的層次關系和加載順序可以由下圖來描述：,1）Bootstrap ClassLoader 負責加載$JAVA_HOME中jre/lib/rt.jar里所有的class，由C+實現(xiàn)，不是ClassLoader子類。 2）Extension ClassLoader 負責加載java平臺中擴展功能的一些jar包，包括$JAVA_HOME中jre/lib/*.jar或-Djava.ext.dirs指定目錄下的jar包。 3）App ClassLoader 負責記載classpath中指定的jar包及目錄中class。 4）Custom ClassLoader 屬于應用程序根

4、據(jù)自身需要自定義的ClassLoader，如tomcat、jboss都會根據(jù)j2ee規(guī)范自行實現(xiàn)ClassLoader。 加載過程中會先檢查類是否被已加載，檢查順序是自底向上，從Custom ClassLoader到BootStrap ClassLoader逐層檢查，只要某個classloader已加載就視為已加載此類，保證此類只所有ClassLoader加載一次。而加載的順序是自頂向下，也就是由上層來逐層嘗試加載此類。,類執(zhí)行機制,JVM是基于棧的體系結構來執(zhí)行class字節(jié)碼的。線程創(chuàng)建后，都會產生程序計數(shù)器（PC）和棧（Stack），程序計數(shù)器存放下一條要執(zhí)行的指令在方法內的偏移量，棧中

5、存放一個個棧幀，每個棧幀對應著每個方法的每次調用，而棧幀又是有局部變量區(qū)和操作數(shù)棧兩部分組成，局部變量區(qū)用于存放方法中的局部變量和參數(shù)，操作數(shù)棧中用于存放方法執(zhí)行過程中產生的中間結果。棧的結構如右圖所示：,JVM學習筆記（三）-內存管理和垃圾回收,JVM內存組成結構 JVM棧由堆、棧、本地方法棧、方法區(qū)等部分組成，結構圖如下所示：,1）堆：所有通過new創(chuàng)建的對象的內存都在堆中分配，其大小可以通過-Xmx和-Xms來控制。堆被劃分為新生代和舊生代，新生代又被進一步劃分為Eden和Survivor區(qū)，最后Survivor由From Space和To Space組成，結構圖如下所示：,新生代：新建

6、的對象都是用新生代分配內存，Eden空間不足的時候，會把存活的對象轉移到Survivor中，新生代大小可以由-Xmn來控制，也可以用-XX:SurvivorRatio來控制Eden和Survivor的比例 。 舊生代：用于存放新生代中經過多次垃圾回收仍然存活的對象 2）棧：每個線程執(zhí)行每個方法的時候都會在棧中申請一個棧幀，每個棧幀包括局部變量區(qū)和操作數(shù)棧，用于存放此次方法調用過程中的臨時變量、參數(shù)和中間結果 3）本地方法棧：用于支持native方法的執(zhí)行，存儲了每個native方法調用的狀態(tài) 4）方法區(qū)：存放了要加載的類信息、靜態(tài)變量、final類型的常量、屬性和方法信息。JVM用持久代（Pe

7、rmanet Generation）來存放方法區(qū)，可通過-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize來指定最小值和最大值,垃圾回收機制,JVM分別對新生代和舊生代采用不同的垃圾回收機制 新生代的GC： 新生代通常存活時間較短，因此基于Copying算法來進行回收，所謂Copying算法就是掃描出存活的對象，并復制到一塊新的完全未使用的空間中，對應于新生代，就是在Eden和From Space或To Space之間copy。新生代采用空閑指針的方式來控制GC觸發(fā)，指針保持最后一個分配的對象在新生代區(qū)間的位置，當有新的對象要分配內存時，用于檢查空間是否足夠，不夠就觸發(fā)GC。當連續(xù)分配對

8、象時，對象會逐漸從eden到survivor，最后到舊生代，,用java visualVM來查看，能明顯觀察到新生代滿了后，會把對象轉移到舊生代，然后清空繼續(xù)裝載，當舊生代也滿了后，就會報outofmemory的異常，如下圖所示：,在執(zhí)行機制上JVM提供了串行GC（Serial GC）、并行回收GC（Parallel Scavenge）和并行GC（ParNew） 1）串行GC 在整個掃描和復制過程采用單線程的方式來進行，適用于單CPU、新生代空間較小及對暫停時間要求不是非常高的應用上，是client級別默認的GC方式，可以通過-XX:+UseSerialGC來強制指定 2）并行回收GC 在整個

9、掃描和復制過程采用多線程的方式來進行，適用于多CPU、對暫停時間要求較短的應用上，是server級別默認采用的GC方式，可用-XX:+UseParallelGC來強制指定，用-XX:ParallelGCThreads=4來指定線程數(shù) 3）并行GC 與舊生代的并發(fā)GC配合使用,舊生代的GC： 舊生代與新生代不同，對象存活的時間比較長，比較穩(wěn)定，因此采用標記（Mark）算法來進行回收，所謂標記就是掃描出存活的對象，然后再進行回收未被標記的對象，回收后對用空出的空間要么進行合并，要么標記出來便于下次進行分配，總之就是要減少內存碎片帶來的效率損耗。在執(zhí)行機制上JVM提供了串行GC（Serial MSC

10、）、并行GC（parallel MSC）和并發(fā)GC（CMS），具體算法細節(jié)還有待進一步深入研究。 以上各種GC機制是需要組合使用的，指定方式由下表所示：,JVM學習筆記（四）-內存調優(yōu),首先需要注意的是在對JVM內存調優(yōu)的時候不能只看操作系統(tǒng)級別Java進程所占用的內存，這個數(shù)值不能準確的反應堆內存的真實占用情況，因為GC過后這個值是不會變化的，因此內存調優(yōu)的時候要更多地使用JDK提供的內存查看工具，比如JConsole和Java VisualVM。 對JVM內存的系統(tǒng)級的調優(yōu)主要的目的是減少GC的頻率和Full GC的次數(shù)，過多的GC和Full GC是會占用很多的系統(tǒng)資源（主要是CPU），影

11、響系統(tǒng)的吞吐量。特別要關注Full GC，因為它會對整個堆進行整理，導致Full GC一般由于以下幾種情況： 舊生代空間不足 調優(yōu)時盡量讓對象在新生代GC時被回收、讓對象在新生代多存活一段時間和不要創(chuàng)建過大的對象及數(shù)組避免直接在舊生代創(chuàng)建對象 Pemanet Generation空間不足 增大Perm Gen空間，避免太多靜態(tài)對象 統(tǒng)計得到的GC后晉升到舊生代的平均大小大于舊生代剩余空間 控制好新生代和舊生代的比例 System.gc()被顯示調用 垃圾回收不要手動觸發(fā)，盡量依靠JVM自身的機制,調優(yōu)手段主要是通過控制堆內存的各個部分的比例和GC策略來實現(xiàn)，下面來看看各部分比例不良設置會導致什

12、么后果： 1）新生代設置過小 一是新生代GC次數(shù)非常頻繁，增大系統(tǒng)消耗；二是導致大對象直接進入舊生代，占據(jù)了舊生代剩余空間，誘發(fā)Full GC。 2）新生代設置過大 一是新生代設置過大會導致舊生代過?。ǘ芽偭恳欢ǎ?，從而誘發(fā)Full GC；二是新生代GC耗時大幅度增加；一般說來新生代占整個堆1/3比較合適。 3）Survivor設置過小 導致對象從eden直接到達舊生代，降低了在新生代的存活時間 4）Survivor設置過大 導致eden過小，增加了GC頻率 另外，通過-XX:MaxTenuringThreshold=n來控制新生代存活時間，盡量讓對象在新生代被回收,由上一篇博文JVM學習筆記

13、（三）-內存管理和垃圾回收可知新生代和舊生代都有多種GC策略和組合搭配，選擇這些策略對于我們這些開發(fā)人員是個難題，JVM提供兩種較為簡單的GC策略的設置方式： 1）吞吐量優(yōu)先 JVM以吞吐量為指標，自行選擇相應的GC策略及控制新生代與舊生代的大小比例，來達到吞吐量指標。這個值可由-XX:GCTimeRatio=n來設置 2）暫停時間優(yōu)先 JVM以暫停時間為指標，自行選擇相應的GC策略及控制新生代與舊生代的大小比例，盡量保證每次GC造成的應用停止時間都在指定的數(shù)值范圍內完成。這個值可由-XX:MaxGCPauseRatio=n來設置,最后匯總一下JVM常見配置,1、堆設置 1.-Xms:初始堆大

14、小 2.-Xmx:最大堆大小 3.-XX:NewSize=n:設置年輕代大小 4.-XX:NewRatio=n:設置年輕代和年老代的比值。如:為3，表示年輕代與年老代比值為1：3，年輕代占整個年輕代年老代和的1/4 5.-XX:SurvivorRatio=n:年輕代中Eden區(qū)與兩個Survivor區(qū)的比值。注意Survivor區(qū)有兩個。如：3，表示Eden：Survivor=3：2，一個Survivor區(qū)占整個年輕代的1/5 6.-XX:MaxPermSize=n:設置持久代大小,2、收集器設置 1.-XX:+UseSerialGC:設置串行收集器 2.-XX:+UseParallelGC:設置并行收集器 3.-XX:+UseParalledlOldGC:設置并行年老代收集器 4.-XX:+UseConcMarkSweepGC:設置并發(fā)收集器 3、垃圾回收統(tǒng)計信息 1.-XX:+PrintGC 2.-XX:+PrintGCDetails 3.-XX:+PrintGCTimeStamps 4.-Xloggc:filename,4、并行收集器設置 1.-XX:ParallelGCThreads=n:設置并行收集器收集時使用的CPU數(shù)。并行收集線程數(shù)。 2.-XX:MaxGCP