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JVM探究

• 请你谈谈对JVM的理解？ Java8虚拟机和之前的变化更新？
• 什么是OOM，什么是栈溢出StackOverFlowErrot？怎么分析
• JVM的常用调优参数有哪些？
• 内存快照如何抓取，怎么分析Dump文件？
• 谈谈JVM中，类加载器的认识?

1.JVMd 位置

在操作系统之上

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[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-IfltkRUM-1637570278412)(C:\Users\10343\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1637570193134.png)]

2.JVM的体系结构

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第三方插件都是在执行引擎阶段进行操作。

3.类加载机制

作用：加载Class 文~ 将class文件从磁盘读到内存

​ 类是一个模板 抽象的，对象是具体的。

​ 例：new Student(); new完之后变成具体的实例了 ； 引用是在栈里，具体的人是放在堆里

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• ​ 返回引用地址，每个类产生的对象都不一样，但返回类的类是一样的

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-BlbCjUrt-1637570278416)(C:\Users\10343\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1629359558908.png)]

        1.虚拟机自带的加载器
1

​ 2.启动类（根）加载器

​ 3.扩展类加载器（可更改里面包 ） lib/ext

​ 4.应用程序加载器

​ 5.用户自定义加载器

​ 双亲委派机制

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• ​ null: java 调用不到或 C，c++写的
• ​ 相对C++去掉了 指针回收机制

​ 创建的类 类加载器 层层递进 从下往上找 最终执行上级的类加载器，其中这些目录里的包可以自行修改

​ [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-y4ncsP5j-1637570278420)(C:\Users\10343\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1629360656851.png)]

​ 1.类加载器收到类加载的请求 Appliacation

​ 2.将这个请求向上委托给父亲类加载器去完成，一直向上委托，直到启动类加载器BOOT

​ 3.启动加载器检查是否能够加载当前这个类，能加载就结束，否则，抛出异常，通知子加载器进行加载

​ 4.重复步骤3

​ 找不到就报错 Class Not found~

4.双亲委派机制

为什么要设计这种机制

安全

​ 这种设计有个好处是，如果有人想替换系统级别的类：String.java。篡改它的实现，在这种机制下这些系统的类已经被Bootstrap classLoader加载过了（为什么？因为当一个类需要加载的时候，最先去尝试加载的就是BootstrapClassLoader），所以其他类加载器并没有机会再去加载，从一定程度上防止了危险代码的植入。

5.沙箱安全机制

限制程序运行的环境 主要限制系统资源访问

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-2Plzw5Zj-1637570278421)(C:\Users\10343\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1629534349244.png)]

引入域的概念，不同权限，本地代码和远程代码，远程代码不一定安全 需要授权。

组成沙箱的基本组件：

• 字节码校验器
• 类装载器

6.Native

Java类里 [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-mjjKqpZh-1637570278422)(C:\Users\10343\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1629535957041.png)]

• 凡是带了native 关键字的，说明java的作用范围达不到了，回去调用底层C语言的库！

• 会进入本地方法栈

• 调用本地方法接口 JNI

  java诞生时 C C++横行，想要立足就要有C C++程序

  JNI的作用 为了扩展Java的使用，融合不同的编程语言为Java所用！

  它在内存区域中专门开辟了一块标记区域，(本地方法栈)，登记native方法

  会在最终执行的时候，加载本地方法库中的方法通过JNI

​ 例，Java程序驱动打印机，管理系统，掌握即可，在企业级应用中较为少见！

现在调用其他接口： Socket, WebService. htttp

7.PC寄存器

程序计数器：Program Counter Register

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-n8nM5OTd-1637570278423)(C:\Users\10343\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1629536923676.png)]

保证程序（线程）有条不紊进行，

8.方法区

Method Area方法区

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-rU5BLi5t-1637570278425)(C:\Users\10343\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1629537154710.png)]

方法区：static final Class 常量池 （较小的区域）

创建类时 在内存的过程： 在面向对象中有

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-iCUW8TO5-1637570278427)(C:\Users\10343\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1629599085195.png)]

栈， 堆 ， 方法区， 加载的类：

​ 画出一个对象实例化的过程在内存中：

8.栈

一种数据结构，和队列比较

程序 = 数据结构 + 算法 : 持续学习

程序 = 框架 + 业务逻辑 ： 淘汰 SSH SSM + SpringBoot + SpringCloud

栈： 先进后出（FIFO），后进先出

队列： 现金先出

为什么 main 先执行，最后结束：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-QdthkCge-1637570278428)(C:\Users\10343\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1629597311854.png)]

栈：栈内存，主管程序的运行，生命周期和线程同步；

线程结束，栈内存也就释放了，对于栈来说，不存在垃圾回收问题

一旦线程结束，该栈就Over

栈：8大基本类型+对象引用（地址）+实例的方法

栈的运行原理： 栈帧 每执行的方法都会产生一个栈帧

​ 程序正在执行的方法，一定在栈的顶部

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-qEEMwrQ7-1637570278429)(C:\Users\10343\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1629598714051.png)]

栈满了：StackOverflowError

9.三种JVM

·Sun公司 HotSpot

·BEA ‘Jrock’

·IBM j9vm

我们学习的都是：HotSPot

10.堆

1、Heap，一个JVM只有一个堆内存，堆内存的大小是可以调节的。

类加载器读取了类文件后，一般会把扫码东西放到堆中？

类（实例），方法，常量，变量~，保存我们所有引用的真实对象；

2、堆内存中还要细分为三个区域：

• 新生区（伊甸园区） Young/New
• 养老区 old
• 永久区 forever

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-0KXP2T6V-1637570278430)(C:\Users\10343\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1629684512472.png)]

• 辛存区0-1之间转换多次（过度），进行筛选 留下的被淘汰或者分区养老区。
• GC垃圾回收主要是在伊甸园区和养老区
• 假设内存满了，OOM，堆内存不够！ java heap space
• 在Jdk8以后，永久存储区改了个名字（元空间）；

11.新生区

• 类：诞生和成长的地方，甚至死亡
• 伊甸园，所有的对象都是在 伊甸园 区new出来的!

每个区域到一定数量，触发一次轻量级GC

• 幸存者区（0,1），显示为from和to，来回转换。

真理：经过研究，99%的对象都是临时对象！

12.老年区

13.永久区

此区域常驻内存，用来存放JDK自身携带的Class对象，Interface元数据，存储的是Java运行时的一些环境。这个区域不存在垃圾回收~关闭VM虚拟机就会释放这个区域的内存~

一个启动类，加载了大量的第三方jar包。Tomcat部署了太多的应用，大量动态生成的反射类。不断的被夹在。直到内存满，就会出现OOM。

• jdk1.6之前：永久代，常量池是在方法区；
• jdk1.7之后： 永久代，但是慢慢的退化了，去永久代，常量池在堆中；
• jdk1.8之后：无永久代，常量池在元空间（逻辑上存在，物理上不存在（堆中 年轻的和老年代）。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-JzoBkjMw-1637570278431)(C:\Users\10343\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1629857445395.png)]

方法区早元空间/持久带里很小一部分，其他区来方法区常量池等取值。公用区域。（非堆）为了区分但也在永久代。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-dycWHp7V-1637570278432)(C:\Users\10343\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1629857823970.png)]

默认情况下：分配的总内存 是电脑内存的1/4m,而初始化的内存：1/64

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-G6LA2hS7-1637570278434)(C:\Users\10343\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1629861152019.png)]

右上方 demo 配置。

内存大小可调节，其中-Xms 最大内存 -Mmx1024 初始化内存：+printGCDetails打印垃圾回收细节。

遇到OOM怎么解决： ~研究为什么出错

• 先调堆内存，
• 分析内存，还爆说明代码有错误（专业工具）

在一个项目中，突然出现了OOM故障，该如何排除~研究为什么出错

• 能够看到代码第几行出错：内存快照分析工具，MAT Jprofiler
• Dubug,一行行分析代码！

MAT,Jprfiler作用：

• 分析Dump内存文件，快速定位内存泄露；

• 获得堆中数据

• 获得大的对象

• …

• [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-JqWZgl4g-1637570278435)(C:\Users\10343\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1630550794395.png)]

  报错后dump出堆文件

  先看哪个占用内存最大，

14.堆内存调优（常用JVM调优）

15.GC 垃圾回收

GC只作用在 方法区和堆；

JVM在进行GC时，并不是堆这三个区域统一回收，大部分时候，回收都是新时代~

• 新时代
• 幸存区（from,to）
• 老年区

GC两种类：轻GC（普通的GC），重GC(全局GC)

题目：

• JVM的内存模型和分区~详细到每个区放什么？
• 堆里面的分区有哪些？ Eden from to 老年区，说说题目的特点
• GC的算法有哪些？标记清楚发，标记整理，复制算法，引用计数器，怎么用的？
• 轻GC和重GC分别在什么时候发生？

一、引用计数法：

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每个对象用计数器标记引用次数，为0的清除。

缺点：对象很多时 标记多 不高效；

二、复制算法：

幸存区 from和to轮流交换 谁空谁是to

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-atCK16eY-1637570278437)(C:\Users\10343\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1630670197144.png)]

1、每次GC 都会将Eden活的对象移到幸存区中：一旦Eden区被GC后，就会是空的。

当一个对象经历了15次GC，都还没有死，默认是15

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优点：没有内存的碎片~

缺点：浪费了内存空间~ 多了一般空间永远是空的。 假设对象100%存活（极端情况）

复制算法最佳使用场景：对象存活度较低的时候，新生区~

三、标记压缩清除算法：

先标记清除几次，再进行压缩~ 更优

1、标记清除

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-yTBKSWmj-1637570278438)(C:\Users\10343\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1630829200383.png)]

• 优点：不需要额外的空间！
• 缺点：两次扫描，严重浪费时间，会产生内存碎片。

2、标记压缩

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-JgXzBHbL-1637570278439)(C:\Users\10343\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1630829424544.png)]

再次扫描，向一端移动存活的对象，多了一个移动成本。

16.总结

• 内存效率： 复制算法>标记清除算法>标记压缩算法（时间复杂度）
• 内存整齐度：复制算法 = 标记压缩算法 >标记清除算法
• 内存利用率：标记压缩算法 = 标记清除算法 > 复制算法

思考：难道没有最优算法吗？ ------- 没有最好的算法，只有最合适的算法 -->GC分代收集算法

GC分代收集算法

• 年轻代：

存活率低-----复制算法

• 老年代：

区域大：存活率高----标记清除（内存碎片不是太多）+标记压缩混合 实现

单点登陆~|SSO

JMM: Java Memory Model java内存模型

1.什么是JMM？

Java Memory Model缩写

2.它是干什么的？

• JVM对应的就是物理机，它有存放数据的存储区：堆、栈等由JVM管理的内存（对应于物理机的内存）、执行数据计算的执行单元：线程（对应于物理机的CPU）、加速线程执行的本次存储区：可能会从存储区里分配一块空间来存储线程本地数据，比如栈（对应于物理机的cache）。
• 为了解决缓存一致性问题（定义数据读写的规则）遵守规则
• 又引入了一系列Cache一致性协议（比如MSI、MESI、MOSI、Synapse、Firefly及Dragon Protocol）来解决CPU本地缓存和主内存数据不一致问题。

3.它该如何学习？

JMM:抽象的概念，理论

volilate

官方，他人的博客，对应的视频！

• JMM定义了线程工作内存和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储在主内存（Main Memory）中，每个线程都有一个私有的本地内存（Local Memory），本地内存中存储了该线程以读/写共享变量的副本。

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• 解决共享对象可见性这个问题：volilate

内存交互操作

内存交互操作有8种，虚拟机实现必须保证每一个操作都是原子的，不可在分的

• lock （锁定）：作用于主内存的变量，把一个变量标识为线程独占状态
• unlock （解锁）：作用于主内存的变量，它把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定
• read （读取）：作用于主内存变量，它把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用
• load （载入）：作用于工作内存的变量，它把read操作从主存中变量放入工作内存中
• use （使用）：作用于工作内存中的变量，它把工作内存中的变量传输给执行引擎，每当虚拟机遇到一个需要使用到变量的值，就会使用到这个指令
• assign （赋值）：作用于工作内存中的变量，它把一个从执行引擎中接受到的值放入工作内存的变量副本中
• store （存储）：作用于主内存中的变量，它把一个从工作内存中一个变量的值传送到主内存中，以便后续的write使用
• write 　（写入）：作用于主内存中的变量，它把store操作从工作内存中得到的变量的值放入主内存的变量中

JMM对这八种指令的使用，制定了如下规则：

• 不允许read和load、store和write操作之一单独出现。即使用了read必须load，使用了store必须write
• 不允许线程丢弃他最近的assign操作，即工作变量的数据改变了之后，必须告知主存
• 不允许一个线程将没有assign的数据从工作内存同步回主内存
• 一个新的变量必须在主内存中诞生，不允许工作内存直接使用一个未被初始化的变量。就是怼变量实施use、store操作之前，必须经过assign和load操作
• 一个变量同一时间只有一个线程能对其进行lock。多次lock后，必须执行相同次数的unlock才能解锁
• 如果对一个变量进行lock操作，会清空所有工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前，必须重新load或assign操作初始化变量的值
• 如果一个变量没有被lock，就不能对其进行unlock操作。也不能unlock一个被其他线程锁住的变量
• 对一个变量进行unlock操作之前，必须把此变量同步回主内存

学习新东西是常态：

• netty:
• Spring Cloud Alibaba

不断复盘 触类旁通；