3.JVM

1.虛擬機(jī)？

可以執(zhí)行java字節(jié)碼的虛擬機(jī)進(jìn)程，

.java文件經(jīng)過編譯成能被java虛擬機(jī)執(zhí)行的.class文件

能跨平臺(tái)？

java編譯成響應(yīng)的字節(jié)碼，再不同系統(tǒng)的jvm被執(zhí)行，所有跨平臺(tái)的是java程序，而不是JVM

2.jvm組成

作用

1.程序在執(zhí)行之前要把代碼編譯成字節(jié)碼.class文件 2.jvm通過類加載器將字節(jié)碼文件加載到內(nèi)存中， 3.而字節(jié)碼文件時(shí)jvm的指令集，并不能直接交給底層操作系統(tǒng)去執(zhí)行， 4.而交給解析器執(zhí)行調(diào)用本地接口方法實(shí)現(xiàn)執(zhí)行底層系統(tǒng)指令

a 類加載器

在jvm啟動(dòng)或者類運(yùn)行時(shí)，將需要class文件加載到JVM中

b 內(nèi)存區(qū)

見3

c 執(zhí)行引擎

執(zhí)行引擎的任務(wù)負(fù)責(zé)執(zhí)行class文件中包含的字節(jié)碼指令，

d 本地方法調(diào)用

3.jvm內(nèi)存區(qū)-運(yùn)行數(shù)據(jù)區(qū)

jvm-內(nèi)存.jpg

1）方法區(qū)（元空間）：

jdk8已經(jīng)被取消，改成了元數(shù)據(jù)，

各個(gè)線程共享的一個(gè)區(qū)域，用于存儲(chǔ)虛擬機(jī)加載的類信息，常量，靜態(tài)變量，即時(shí)編譯器編譯后的代碼等數(shù)據(jù)

jdk1.8后，字符串和常量放到堆內(nèi)存中，新增了MetaSpace

大小沒有限制，根據(jù)內(nèi)存大小，動(dòng)態(tài)改變；也可以通過-XX:MetaspaceSize-初始化大小；-XX:MaxMetaspace-最大值，

2）堆內(nèi)存

各個(gè)線程共享的一個(gè)區(qū)域，垃圾收集器管理的主要區(qū)域。

3）本地方法棧

為jvm提供native方法的服務(wù)

jdk里native修飾的方法（本地），會(huì)調(diào)用本地c語(yǔ)言函數(shù)

4）虛擬機(jī)棧

jvm-棧.jpg

線程私有，

每個(gè)方法在執(zhí)行的時(shí)候都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)棧幀用于存儲(chǔ)局部變量，操作數(shù)，方法出口等信息

每個(gè)方法調(diào)用，都意味著虛擬機(jī)棧中入棧和出棧的過程

程序計(jì)算器

線程私有，

如果執(zhí)行的時(shí)候java方法，記錄當(dāng)前線程正在執(zhí)行的虛擬機(jī)字節(jié)碼指令的地址，如果本地方法則為undefined

該內(nèi)存區(qū)域是唯一一個(gè)在java虛擬機(jī)沒有規(guī)定任何OutOfMemoryError情況的區(qū)域。

棧幀：用于支持虛擬機(jī)經(jīng)行方法調(diào)用和方法執(zhí)行的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它是虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的虛擬機(jī)棧的棧元素。 每一個(gè)方法對(duì)應(yīng)一塊棧幀內(nèi)存區(qū)域， 棧幀里由

局部變量，

操作數(shù)棧

動(dòng)態(tài)鏈接，將符號(hào)引用轉(zhuǎn)為直接引用

方法出口

a 淺拷貝和深拷貝

淺拷貝：新增一個(gè)指針，指向原有內(nèi)存地址

深拷貝：新增一個(gè)指針，指向原有內(nèi)存地址的復(fù)制的內(nèi)存地址

b 堆棧區(qū)別

物理地址，堆分配的地址對(duì)象時(shí)不連續(xù)的，因此性能慢，而棧分配的是連續(xù)的，性能高

因?yàn)槎咽遣贿B續(xù)所有內(nèi)存大小是不固定，只有在運(yùn)行期確定，而棧是連續(xù)的，在編譯期就確定了；堆存放的是內(nèi)存對(duì)象，而棧存的是局部變量，操作數(shù)棧，方法出入口，

堆內(nèi)存對(duì)于線程是共享的，棧是線程私有

3.nio直接內(nèi)存？

直接內(nèi)存(Direct Memory)，并不是虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的一部分，也不是 Java 虛擬機(jī)規(guī)范中農(nóng)定義的內(nèi)存區(qū)域。在 JDK1.4 中新加入了 NIO(New Input/Output) 類，引入了一種基于通道(Channel)與緩沖區(qū)（Buffer）的 I/O 方式，它可以使用 native 函數(shù)庫(kù)直接分配堆外內(nèi)存，然后通脫一個(gè)存儲(chǔ)在 Java 堆中的 DirectByteBuffer 對(duì)象作為這塊內(nèi)存的引用進(jìn)行操作。這樣能在一些場(chǎng)景中顯著提高性能，因?yàn)楸苊饬嗽?Java 堆和 Native 堆中來(lái)回復(fù)制數(shù)據(jù)

4.創(chuàng)建對(duì)象的方式

1)對(duì)象創(chuàng)建流程

new 類名

-> 虛擬機(jī)遇到一條new指令，檢查常量池中是否已經(jīng)加載了相應(yīng)的類，

->虛擬機(jī)為對(duì)象分配內(nèi)存

->將分配的內(nèi)存初始化為零值(不包括對(duì)象頭)

->調(diào)用對(duì)象init方法

2)為對(duì)象分配內(nèi)存？

指針碰撞

如果java堆的內(nèi)存是規(guī)整的，所有用過的一邊放一邊，而空閑的放另一邊，分配內(nèi)存時(shí)，將位于中間的指針指示器將往空閑空間挪動(dòng)一段與對(duì)象大小相等的距離

空閑列表

如果不規(guī)則，虛擬機(jī)必須維護(hù)一個(gè)列表記錄哪些內(nèi)u才能可用，在分配的時(shí)候從列表中找到一塊足夠大的空間劃分給對(duì)象實(shí)例

3）處理并發(fā)問題？

同步處理，采用cas和失敗重試 更新操作的原子性

本地線程分配緩存

4）對(duì)象的訪問定位？

句柄訪問，在堆內(nèi)存中劃分一塊內(nèi)存作為句柄池，引用中存儲(chǔ)對(duì)象的句柄地址，句柄池存儲(chǔ)對(duì)象實(shí)例指針和對(duì)象類型指針，

直接指針

引用中存儲(chǔ)的是對(duì)象地址，對(duì)象地址內(nèi)存存類型數(shù)據(jù)地址，指向方法區(qū)

5.內(nèi)存泄露異常

內(nèi)存泄漏指的是不在使用的對(duì)象或者變量，一直被占用在內(nèi)存中，沒有被回收，

理論上java有垃圾回收機(jī)制，不再使用的對(duì)象，會(huì)被gc自動(dòng)回收，從內(nèi)存中清楚

出現(xiàn)情況：

長(zhǎng)生命周期的對(duì)象持有短生命周期的對(duì)象的引用就很有可能發(fā)生內(nèi)存泄漏

6.垃圾回收機(jī)制

定義

java中，程序員不需要手動(dòng)地去釋放對(duì)象內(nèi)存，而是有虛擬機(jī)自行執(zhí)行，在JVM中有一個(gè)低優(yōu)先級(jí)的垃圾回收線程，在虛擬機(jī)空閑或者內(nèi)存不足的，才會(huì)觸發(fā)，掃描那些沒有任何引用的對(duì)象，并將它們添加到回收的集合中，進(jìn)行回收;

1）引用類型

強(qiáng)引用：發(fā)生gc的時(shí)候不會(huì)被回收，需要弱化從而使gc回收

軟引用：在發(fā)生內(nèi)存溢出時(shí)會(huì)被回收

弱引用：在下次gc的時(shí)會(huì)被回收

虛引用：無(wú)法通過虛引用獲取對(duì)象

2）判斷對(duì)象是否可以被回收

引用計(jì)算器法：

為每個(gè)對(duì)象創(chuàng)建一個(gè)引用計(jì)數(shù)，有對(duì)象引用時(shí)+1，引用釋放計(jì)數(shù)-1，當(dāng)計(jì)數(shù)器為0，就可以被回收，

缺點(diǎn)：循環(huán)引用解決不了

可達(dá)性分析法：

從GC roots開始向下搜索，搜索所走的路徑叫做引用鏈，當(dāng)一個(gè)對(duì)象到Gc Roots沒有任何引用鏈相連，則證明此對(duì)象可以被回收；

GC roots根節(jié)點(diǎn)：線程棧中本地變量，靜態(tài)變量，本地方法棧的變量等等

3）在Java中，對(duì)象什么時(shí)候可以被垃圾回收

當(dāng)對(duì)象對(duì)當(dāng)前使用這個(gè)對(duì)象的應(yīng)用程序變得不可觸及的時(shí)候，這個(gè)對(duì)象就可以被回收了

gc roots向下搜索，沒有任何引用鏈

4）永久代中會(huì)發(fā)生垃圾回收？

不會(huì)發(fā)生在永久代，但是永久代滿了或超過臨界值，會(huì)觸發(fā)垃圾回收機(jī)制，但是永久代也是會(huì)被回收的

5） JVM 有哪些垃圾回收算法

標(biāo)記清除算法

顧名思義，標(biāo)記無(wú)用對(duì)象，然后再進(jìn)行清楚回收，

缺點(diǎn)：標(biāo)記清除效率低，無(wú)法清除垃圾碎片，會(huì)產(chǎn)生不連續(xù)內(nèi)存碎片

復(fù)制算法

它把內(nèi)存空間分成兩個(gè)相等的區(qū)域，每次只使用其中一個(gè)區(qū)域，垃圾收集時(shí)，遍歷當(dāng)前使用區(qū)域，把存活對(duì)象復(fù)制到另外一個(gè)區(qū)域中，然后將可用的數(shù)據(jù)回收

缺點(diǎn)：可用內(nèi)存大小縮小為原來(lái)的一半，對(duì)象存活率高時(shí)會(huì)頻繁經(jīng)行復(fù)制。

標(biāo)記整理法

復(fù)制算法，不太適用于老年代，老年代的存活率較高，這樣會(huì)有較多的復(fù)制操作，導(dǎo)致效率變低，

缺點(diǎn)：需要局部調(diào)動(dòng)，效率低

分代收集算法

當(dāng)前商業(yè)虛擬機(jī)都采用分代收集算法，將存活周期劃分，年輕代，老年代和永久代

[圖片上傳失敗...(image-f4628-1585402664191)]

6）JVM中有哪些垃圾回收器

serial收集器（復(fù)制算法）

新生代單線程收集器，標(biāo)記清理都是單線程，簡(jiǎn)單高效

ParNew收集器（復(fù)制算法）

serial收集器多線程版本

serial old收集器（標(biāo)記整理）

老年代收集器，單線程

parallel old收集器

老年代收集器，并行

CMS收集器（標(biāo)記）

老年代并行收集器，犧牲系統(tǒng)的吞吐量來(lái)追求收集速度

采用標(biāo)記清除算法，會(huì)產(chǎn)生大量?jī)?nèi)存碎片

場(chǎng)景：使用于延時(shí)要求高的服務(wù)，用戶線程不允許長(zhǎng)時(shí)間停頓。

g1（標(biāo)記整理）

garbagr first，面向服務(wù)端應(yīng)用

堆回收器，jdk1.7提供的新收集器，

7）簡(jiǎn)述分代垃圾回收器工作？

分代回收算法.jpg

分代垃圾分兩個(gè)分區(qū)：新生代（1/3）和老生代（2/3），

新生代一般采用復(fù)制算法，新生代分三個(gè)分區(qū)：Eden（8），from survivor （1），to survivor（1）

首先新建的對(duì)象一般放在eden和form survivor中，存活的對(duì)象放在to survivor中，

清空from survivor和eden區(qū)

from to互換

每次從from 移動(dòng)到to，年齡+1，當(dāng)超過15時(shí)，放入老生代（大對(duì)象直接放入老生代）

當(dāng)老生代空間占用達(dá)到某個(gè)值后，就會(huì)觸發(fā)垃圾回收

如果一批對(duì)象的總大小大域survivor>50%時(shí)，直接進(jìn)入老年區(qū)，老年區(qū)滿時(shí)，會(huì)進(jìn)行full gc

(1) STW

stop the word,停止用戶線程

7.java內(nèi)存分配，回收策略，以及minor gc和major gc

1）內(nèi)存分配

對(duì)象的內(nèi)存分配一般是在堆上，自動(dòng)內(nèi)存分配

對(duì)象優(yōu)先分配再eden區(qū)，

大對(duì)象直接分配在老年代（大對(duì)象指需要大量連續(xù)內(nèi)存空間）

長(zhǎng)期存活的對(duì)象放入老年代

2）minor gc和Major gc

當(dāng)新生對(duì)象無(wú)法為其分配內(nèi)存時(shí)，執(zhí)行minor gc，發(fā)生在新生代

major gc清理老年代，major gc執(zhí)行前往往會(huì)執(zhí)行一次 minor gc

full gc老年代和新生代，

觸發(fā)條件:

老年代空間不足，方法去空間不足，System.gc,minor gc后進(jìn)入老年代的平均大小大于老年代可用大小

裝載->驗(yàn)證->準(zhǔn)備->解析->初始化->實(shí)例化->垃圾收集->對(duì)象終結(jié)->卸載類型

8.java類加載機(jī)制

虛擬機(jī)將描述的類信息從class文件加載到內(nèi)存，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，解析和初始化，形成被虛擬機(jī)直接使用java類型

1）什么是類加載器

通過類的全限定名，獲取該類的二進(jìn)制字節(jié)流的代碼塊，加載到內(nèi)存，獲取class類對(duì)象

2）有哪些類加載器

啟動(dòng)類加載器

用于加載java核心類庫(kù)，無(wú)法被java程序直接引用

擴(kuò)展類加載器

java擴(kuò)展庫(kù)，

系統(tǒng)類加載器

根據(jù)java應(yīng)用的類路徑來(lái)加載Java類，一般來(lái)說，Java應(yīng)用的類都是由它來(lái)實(shí)現(xiàn)加載

用戶自定義類加載器

通過繼承java.lang.ClassLoader的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)

3）類加載的執(zhí)行過程

加載

根據(jù)路徑查找相應(yīng)的class文件導(dǎo)入

驗(yàn)證

檢查加載class文件的正確性

準(zhǔn)備

給類的靜態(tài)變量分配內(nèi)存空間

解析

將常量池中符號(hào)引用替換成直接引用 （符號(hào)引用只是一個(gè)表示，直接引用指向內(nèi)存地址）

初始化

對(duì)靜態(tài)變量和靜態(tài)代碼塊執(zhí)行初始化工作

4）什么是雙親委派模型？

類加載器 通過全限定名將class文件加載到j(luò)vm中，然后轉(zhuǎn)化成class對(duì)象

定義

當(dāng)一個(gè)類收到類加載請(qǐng)求時(shí)，不會(huì)自己先去加載這個(gè)類，而是將其委派給父類，有父類去加載，如果此時(shí)父類不能加載，反饋給子類，由子類去完成加載

9.jvm調(diào)優(yōu)

1）調(diào)優(yōu)工具

jdk bin目錄下，

jconsole和jvisualvm

2）調(diào)優(yōu)參數(shù)配置

• -Xms2g：初始化推大小為 2g；

• -Xmx2g：堆最大內(nèi)存為 2g；

• -Xmn：年輕代內(nèi)存大小

• -XX:NewRatio=4：設(shè)置年輕的和老年代的內(nèi)存比例為 1:4；

• -XX:SurvivorRatio=8：設(shè)置新生代 Eden 和 Survivor 比例為 8:2；

• –XX:+UseParNewGC：指定使用 ParNew + Serial Old 垃圾回收器組合；

• -XX:+UseParallelOldGC：指定使用 ParNew + ParNew Old 垃圾回收器組合；

• -XX:+UseConcMarkSweepGC：指定使用 CMS + Serial Old 垃圾回收器組合；

• -XX:+PrintGC：開啟打印 gc 信息；

• -XX:+PrintGCDetails：打印 gc 詳細(xì)信息

3）調(diào)優(yōu)方案

億級(jí)電商系統(tǒng)VM參數(shù)設(shè)置優(yōu)化

6.對(duì)象內(nèi)存布局

對(duì)象頭

第一部分：存儲(chǔ)對(duì)象自身運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)，如哈希碼 gc分代年齡 鎖狀態(tài)標(biāo)志，線程持有的鎖等等

第二部分：類型指針，對(duì)象指向類元數(shù)據(jù)的指針

實(shí)例數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)

對(duì)齊填充

不是必然存在，只是為了對(duì)齊