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對(duì)于搞開(kāi)發(fā)的我們其實(shí)也是一樣,，現(xiàn)在流行的框架越來(lái)越多,，封裝的也越來(lái)越完善,，各種框架可以搞定一切,，幾乎不用關(guān)注底層的實(shí)現(xiàn),，初級(jí)程序員只要熟悉基本的使用方法,，便可以快速的開(kāi)發(fā)上線；但對(duì)于高級(jí)程序員來(lái)講,，內(nèi)功的修煉卻越發(fā)的重要,，比如算法、設(shè)計(jì)模式,、底層原理等,，只有把這些基礎(chǔ)熟練之后，才能在開(kāi)發(fā)過(guò)程中知其然知其所以然,，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能快速定位到問(wèn)題的本質(zhì),。 對(duì)于Java程序員來(lái)講，spring全家桶幾乎可以搞定一切,，spring全家桶便是精妙的招式,，jvm就是內(nèi)功心法很重要的一塊，線上出現(xiàn)性能問(wèn)題,，jvm調(diào)優(yōu)更是不可回避的問(wèn)題,。因此JVM基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)于高級(jí)程序員的重要性不必言語(yǔ). 一.jvm體系總體分四大塊： 1.類(lèi)的加載機(jī)制 2.jvm內(nèi)存結(jié)構(gòu) 3.GC算法 垃圾回收 4.GC分析 命令調(diào)優(yōu) 二.類(lèi)的加載機(jī)制 1.什么是類(lèi)的加載 2.類(lèi)的生命周期 3.類(lèi)加載器 4.雙親委派模型 三.什么是類(lèi)的加載 類(lèi)的加載指的是將類(lèi)的.class文件中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存中，將其放在運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)的方法區(qū)內(nèi),，然后在堆區(qū)創(chuàng)建一個(gè)java.lang.Class對(duì)象,，用來(lái)封裝類(lèi)在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),。類(lèi)的加載的最終產(chǎn)品是位于堆區(qū)中的Class對(duì)象，Class對(duì)象封裝了類(lèi)在方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),，并且向Java程序員提供了訪問(wèn)方法區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的接口,。 四.類(lèi)的生命周期 1.加載，查找并加載類(lèi)的二進(jìn)制數(shù)據(jù),，在Java堆中也創(chuàng)建一個(gè)java.lang.Class類(lèi)的對(duì)象 2.連接,，連接又包含三塊內(nèi)容：驗(yàn)證、準(zhǔn)備,、初始化,。1）驗(yàn)證，文件格式,、元數(shù)據(jù),、字節(jié)碼、符號(hào)引用驗(yàn)證,；2）準(zhǔn)備,，為類(lèi)的靜態(tài)變量分配內(nèi)存，并將其初始化為默認(rèn)值,；3）解析,，把類(lèi)中的符號(hào)引用轉(zhuǎn)換為直接引用 3.初始化，為類(lèi)的靜態(tài)變量賦予正確的初始值 4.使用,，new出對(duì)象程序中使用 5.卸載,，執(zhí)行垃圾回收 五.類(lèi)加載器 1.啟動(dòng)類(lèi)加載器：Bootstrap ClassLoader，負(fù)責(zé)加載存放在JDK\jre\lib(JDK代表JDK的安裝目錄,，下同)下,，或被-Xbootclasspath參數(shù)指定的路徑中的，并且能被虛擬機(jī)識(shí)別的類(lèi)庫(kù) 2.擴(kuò)展類(lèi)加載器：Extension ClassLoader,，該加載器由sun.misc.Launcher$ExtClassLoader實(shí)現(xiàn),，它負(fù)責(zé)加載DK\jre\lib\ext目錄中，或者由java.ext.dirs系統(tǒng)變量指定的路徑中的所有類(lèi)庫(kù)（如javax.*開(kāi)頭的類(lèi)）,，開(kāi)發(fā)者可以直接使用擴(kuò)展類(lèi)加載器,。 3.應(yīng)用程序類(lèi)加載器：Application ClassLoader，該類(lèi)加載器由sun.misc.Launcher$AppClassLoader來(lái)實(shí)現(xiàn),，它負(fù)責(zé)加載用戶類(lèi)路徑（ClassPath）所指定的類(lèi),，開(kāi)發(fā)者可以直接使用該類(lèi)加載器 六.類(lèi)加載機(jī)制 1.全盤(pán)負(fù)責(zé)，當(dāng)一個(gè)類(lèi)加載器負(fù)責(zé)加載某個(gè)Class時(shí),，該Class所依賴(lài)的和引用的其他Class也將由該類(lèi)加載器負(fù)責(zé)載入,，除非顯示使用另外一個(gè)類(lèi)加載器來(lái)載入 2.父類(lèi)委托，先讓父類(lèi)加載器試圖加載該類(lèi),，只有在父類(lèi)加載器無(wú)法加載該類(lèi)時(shí)才嘗試從自己的類(lèi)路徑中加載該類(lèi) 3.緩存機(jī)制,，緩存機(jī)制將會(huì)保證所有加載過(guò)的Class都會(huì)被緩存,，當(dāng)程序中需要使用某個(gè)Class時(shí)，類(lèi)加載器先從緩存區(qū)尋找該Class,，只有緩存區(qū)不存在,，系統(tǒng)才會(huì)讀取該類(lèi)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換成Class對(duì)象,，存入緩存區(qū),。這就是為什么修改了Class后，必須重啟JVM,，程序的修改才會(huì)生效 七.jvm內(nèi)存結(jié)構(gòu) 1.方法區(qū)和對(duì)是所有線程共享的內(nèi)存區(qū)域,；而java棧、本地方法棧和程序員計(jì)數(shù)器是運(yùn)行是線程私有的內(nèi)存區(qū)域,。 2.Java堆（Heap）,是Java虛擬機(jī)所管理的內(nèi)存中最大的一塊,。Java堆是被所有線程共享的一塊內(nèi)存區(qū)域，在虛擬機(jī)啟動(dòng)時(shí)創(chuàng)建,。此內(nèi)存區(qū)域的唯一目的就是存放對(duì)象實(shí)例,，幾乎所有的對(duì)象實(shí)例都在這里分配內(nèi)存。 3.方法區(qū)（Method Area）,方法區(qū)（Method Area）與Java堆一樣,，是各個(gè)線程共享的內(nèi)存區(qū)域,，它用于存儲(chǔ)已被虛擬機(jī)加載的類(lèi)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),。 4.程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）,程序計(jì)數(shù)器（Program Counter Register）是一塊較小的內(nèi)存空間,，它的作用可以看做是當(dāng)前線程所執(zhí)行的字節(jié)碼的行號(hào)指示器。 5.JVM棧（JVM Stacks）,與程序計(jì)數(shù)器一樣,，Java虛擬機(jī)棧（Java Virtual Machine Stacks）也是線程私有的,，它的生命周期與線程相同。虛擬機(jī)棧描述的是Java方法執(zhí)行的內(nèi)存模型：每個(gè)方法被執(zhí)行的時(shí)候都會(huì)同時(shí)創(chuàng)建一個(gè)棧幀（Stack Frame）用于存儲(chǔ)局部變量表,、操作棧,、動(dòng)態(tài)鏈接、方法出口等信息,。每一個(gè)方法被調(diào)用直至執(zhí)行完成的過(guò)程,，就對(duì)應(yīng)著一個(gè)棧幀在虛擬機(jī)棧中從入棧到出棧的過(guò)程。 6.本地方法棧（Native Method Stacks）,本地方法棧（Native Method Stacks）與虛擬機(jī)棧所發(fā)揮的作用是非常相似的,，其區(qū)別不過(guò)是虛擬機(jī)棧為虛擬機(jī)執(zhí)行Java方法（也就是字節(jié)碼）服務(wù),，而本地方法棧則是為虛擬機(jī)使用到的Native方法服務(wù)。 八.對(duì)象分配規(guī)則 1.對(duì)象優(yōu)先分配在Eden區(qū),，如果Eden區(qū)沒(méi)有足夠的空間時(shí),，虛擬機(jī)執(zhí)行一次Minor GC,。 2.大對(duì)象直接進(jìn)入老年代（大對(duì)象是指需要大量連續(xù)內(nèi)存空間的對(duì)象）。這樣做的目的是避免在Eden區(qū)和兩個(gè)Survivor區(qū)之間發(fā)生大量的內(nèi)存拷貝（新生代采用復(fù)制算法收集內(nèi)存）,。 3.長(zhǎng)期存活的對(duì)象進(jìn)入老年代,。虛擬機(jī)為每個(gè)對(duì)象定義了一個(gè)年齡計(jì)數(shù)器，如果對(duì)象經(jīng)過(guò)了1次Minor GC那么對(duì)象會(huì)進(jìn)入Survivor區(qū),，之后每經(jīng)過(guò)一次Minor GC那么對(duì)象的年齡加1,，知道達(dá)到閥值對(duì)象進(jìn)入老年區(qū)。 4.動(dòng)態(tài)判斷對(duì)象的年齡,。如果Survivor區(qū)中相同年齡的所有對(duì)象大小的總和大于Survivor空間的一半,，年齡大于或等于該年齡的對(duì)象可以直接進(jìn)入老年代。 5.空間分配擔(dān)保,。每次進(jìn)行Minor GC時(shí),，JVM會(huì)計(jì)算Survivor區(qū)移至老年區(qū)的對(duì)象的平均大小，如果這個(gè)值大于老年區(qū)的剩余值大小則進(jìn)行一次Full GC,，如果小于檢查HandlePromotionFailure設(shè)置,，如果true則只進(jìn)行Monitor GC,如果false則進(jìn)行Full GC。 九.GC算法 GC最基礎(chǔ)的算法有三種：標(biāo)記 -清除算法,、復(fù)制算法,、標(biāo)記-壓縮算法，我們常用的垃圾回收器一般都采用分代收集算法,。 1.標(biāo)記 -清除算法,，“標(biāo)記-清除”（Mark-Sweep）算法，如它的名字一樣,，算法分為“標(biāo)記”和“清除”兩個(gè)階段：首先標(biāo)記出所有需要回收的對(duì)象,，在標(biāo)記完成后統(tǒng)一回收掉所有被標(biāo)記的對(duì)象。 2.復(fù)制算法,，“復(fù)制”（Copying）的收集算法,，它將可用內(nèi)存按容量劃分為大小相等的兩塊，每次只使用其中的一塊,。當(dāng)這一塊的內(nèi)存用完了,，就將還存活著的對(duì)象復(fù)制到另外一塊上面，然后再把已使用過(guò)的內(nèi)存空間一次清理掉,。 3.標(biāo)記-壓縮算法,，標(biāo)記過(guò)程仍然與“標(biāo)記-清除”算法一樣，但后續(xù)步驟不是直接對(duì)可回收對(duì)象進(jìn)行清理,，而是讓所有存活的對(duì)象都向一端移動(dòng),，然后直接清理掉端邊界以外的內(nèi)存 4.分代收集算法，“分代收集”（Generational Collection）算法，把Java堆分為新生代和老年代,，這樣就可以根據(jù)各個(gè)年代的特點(diǎn)采用最適當(dāng)?shù)氖占惴ā?br> 十.垃圾回收器 1.Serial收集器,，串行收集器是最古老，最穩(wěn)定以及效率高的收集器,，可能會(huì)產(chǎn)生較長(zhǎng)的停頓,，只使用一個(gè)線程去回收,。 2.ParNew收集器,，ParNew收集器其實(shí)就是Serial收集器的多線程版本。 3.Parallel收集器,，Parallel Scavenge收集器類(lèi)似ParNew收集器,，Parallel收集器更關(guān)注系統(tǒng)的吞吐量。 4.Parallel Old 收集器,，Parallel Old是Parallel Scavenge收集器的老年代版本,，使用多線程和“標(biāo)記－整理”算法 5.CMS收集器，CMS（Concurrent Mark Sweep）收集器是一種以獲取最短回收停頓時(shí)間為目標(biāo)的收集器,。 6.G1收集器,，G1 (Garbage-First)是一款面向服務(wù)器的垃圾收集器,主要針對(duì)配備多顆處理器及大容量?jī)?nèi)存的機(jī)器. 以極高概率滿足GC停頓時(shí)間要求的同時(shí),還具備高吞吐量性能特征 7.GC算法和垃圾回收器算法圖解以及更詳細(xì)內(nèi)容參考JVM（3）：Java GC算法 垃圾收集器 十一.GC日志分析 摘錄GC日志一部分（前部分為年輕代gc回收；后部分為full gc回收）： 2016-07-05T10:43:18.093+0800: 25.395: [GC [PSYoungGen: 274931K->10738K(274944K)] 371093K->147186K(450048K), 0.0668480 secs] [Times: user=0.17 sys=0.08, real=0.07 secs] 2016-07-05T10:43:18.160+0800: 25.462: [Full GC [PSYoungGen: 10738K->0K(274944K)] [ParOldGen: 136447K->140379K(302592K)] 147186K->140379K(577536K) [PSPermGen: 85411K->85376K(171008K)], 0.6763541 secs] [Times: user=1.75 sys=0.02, real=0.68 secs] 通過(guò)上面日志分析得出,，PSYoungGen、ParOldGen,、PSPermGen屬于Parallel收集器,。其中PSYoungGen表示gc回收前后年輕代的內(nèi)存變化,；ParOldGen表示gc回收前后老年代的內(nèi)存變化；PSPermGen表示gc回收前后永久區(qū)的內(nèi)存變化,。young gc 主要是針對(duì)年輕代進(jìn)行內(nèi)存回收比較頻繁,，耗時(shí)短,；full gc 會(huì)對(duì)整個(gè)堆內(nèi)存進(jìn)行回城，耗時(shí)長(zhǎng),，因此一般盡量減少full gc的次數(shù) 十二.調(diào)優(yōu)命令 Sun JDK監(jiān)控和故障處理命令有jps jstat jmap jhat jstack jinfo 1.jps，JVM Process Status Tool,顯示指定系統(tǒng)內(nèi)所有的HotSpot虛擬機(jī)進(jìn)程,。 2.jstat，JVM statistics Monitoring是用于監(jiān)視虛擬機(jī)運(yùn)行時(shí)狀態(tài)信息的命令,，它可以顯示出虛擬機(jī)進(jìn)程中的類(lèi)裝載,、內(nèi)存,、垃圾收集、JIT編譯等運(yùn)行數(shù)據(jù),。 3.jmap,，JVM Memory Map命令用于生成heap dump文件 4.jhat，JVM Heap Analysis Tool命令是與jmap搭配使用,，用來(lái)分析jmap生成的dump,，jhat內(nèi)置了一個(gè)微型的HTTP/HTML服務(wù)器，生成dump的分析結(jié)果后,，可以在瀏覽器中查看 5.jstack，用于生成java虛擬機(jī)當(dāng)前時(shí)刻的線程快照,。 6.jinfo,，JVM Configuration info 這個(gè)命令作用是實(shí)時(shí)查看和調(diào)整虛擬機(jī)運(yùn)行參數(shù)。 詳細(xì)的命令使用參考這里JVM（4）：Jvm調(diào)優(yōu)-命令篇 十三.調(diào)優(yōu)工具 常用調(diào)優(yōu)工具分為兩類(lèi),jdk自帶監(jiān)控工具：jconsole和jvisualvm,，第三方有：MAT(Memory Analyzer Tool),、GChisto。 1.jconsole,，Java Monitoring and Management Console是從java5開(kāi)始,，在JDK中自帶的java監(jiān)控和管理控制臺(tái)，用于對(duì)JVM中內(nèi)存,，線程和類(lèi)等的監(jiān)控 2.jvisualvm,，jdk自帶全能工具，可以分析內(nèi)存快照,、線程快照,；監(jiān)控內(nèi)存變化、GC變化等,。 3.MAT,，Memory Analyzer Tool，一個(gè)基于Eclipse的內(nèi)存分析工具,，是一個(gè)快速,、功能豐富的Java heap分析工具，它可以幫助我們查找內(nèi)存泄漏和減少內(nèi)存消耗 4.GChisto,，一款專(zhuān)業(yè)分析gc日志的工具 |
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