JVM很難？或者你看完這篇文章就夠了

作者：Java架構(gòu)人生 2019-07-10 15:15:23

云計(jì)算

虛擬化 虛擬機(jī)：指以軟件的方式模擬具有完整硬件系統(tǒng)功能、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ，是物理機(jī)的軟件實(shí)現(xiàn)。常用的虛擬機(jī)有VMWare，Visual Box，Java Virtual Machine(Java虛擬機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)JVM)。

 概念

虛擬機(jī)：指以軟件的方式模擬具有完整硬件系統(tǒng)功能、運(yùn)行在一個(gè)完全隔離環(huán)境中的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ，是物理機(jī)的軟件實(shí)現(xiàn)。常用的虛擬機(jī)有VMWare，Visual Box，Java Virtual Machine(Java虛擬機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)JVM)。

Java虛擬機(jī)陣營(yíng)：Sun HotSpot VM、BEA JRockit VM、IBM J9 VM、Azul VM、Apache Harmony、Google Dalvik VM、Microsoft JVM…

啟動(dòng)流程

基本架構(gòu)

Java運(yùn)行時(shí)編譯源碼(.java)成字節(jié)碼，由jre運(yùn)行。jre由java虛擬機(jī)(jvm)實(shí)現(xiàn)。Jvm分析字節(jié)碼，后解釋并執(zhí)行。

JVM由三個(gè)主要的子系統(tǒng)構(gòu)成：

• 1.類(lèi)加載器子系統(tǒng)
• 2.運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū)(內(nèi)存)
• 3.執(zhí)行引擎

垃圾收集(GC：Garbage Collection)

1.如何識(shí)別垃圾，判定對(duì)象是否可被回收?

• 引用計(jì)數(shù)法：給每個(gè)對(duì)象添加一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)有地方引用該對(duì)象時(shí)計(jì)數(shù)器加1，當(dāng)引用失效時(shí)計(jì)數(shù)器減1。用對(duì)象計(jì)數(shù)器是否為0來(lái)判斷對(duì)象是否可被回收。缺點(diǎn)：無(wú)法解決循環(huán)引用的問(wèn)題
• 根搜索算法：也稱(chēng)可達(dá)性分析法，通過(guò)“GC ROOTs”的對(duì)象作為搜索起始點(diǎn)，通過(guò)引用向下搜索，所走過(guò)的路徑稱(chēng)為引用鏈。通過(guò)對(duì)象是否有到達(dá)引用鏈的路徑來(lái)判斷對(duì)象是否可被回收(可作為GC ROOTs的對(duì)象：虛擬機(jī)棧中引用的對(duì)象，方法區(qū)中類(lèi)靜態(tài)屬性引用的對(duì)象，方法區(qū)中常量引用的對(duì)象，本地方法棧中JNI引用的對(duì)象)

2.Java 中的堆是 GC 收集垃圾的主要區(qū)域，GC 分為兩種：Minor GC、Full GC ( 或稱(chēng)為 Major GC )。

• Minor GC：新生代(Young Gen)空間不足時(shí)觸發(fā)收集，由于Java 中的大部分對(duì)象通常不需長(zhǎng)久存活，新生代是GC收集頻繁區(qū)域，所以采用復(fù)制算法。
• Full GC：老年代(Old Gen )空間不足或元空間達(dá)到高水位線(xiàn)執(zhí)行收集動(dòng)作，由于存放大對(duì)象及長(zhǎng)久存活下的對(duì)象，占用內(nèi)存空間大，回收效率低，所以采用標(biāo)記-清除算法。

GC算法

按照回收策略劃分為：標(biāo)記-清除算法，標(biāo)記-整理算法，復(fù)制算法。

1.標(biāo)記-清除算法：分為兩階段“標(biāo)記”和“清除”。首先標(biāo)記出哪些對(duì)象可被回收，在標(biāo)記完成之后統(tǒng)一回收所有被標(biāo)記的對(duì)象所占用的內(nèi)存空間。不足之處：1.無(wú)法處理循環(huán)引用的問(wèn)題2.效率不高3.產(chǎn)生大量?jī)?nèi)存碎片(ps：空間碎片太多可能會(huì)導(dǎo)致以后在分配大對(duì)象的時(shí)候而無(wú)法申請(qǐng)到足夠的連續(xù)內(nèi)存空間，導(dǎo)致提前觸發(fā)新一輪gc)

2.標(biāo)記-整理算法：分為兩階段“標(biāo)記”和“整理”。首先標(biāo)記出哪些對(duì)象可被回收，在標(biāo)記完成后，將對(duì)象向一端移動(dòng)，然后直接清理掉邊界以外的內(nèi)存。

3.復(fù)制算法：把內(nèi)存空間劃為兩個(gè)相等的區(qū)域，每次只使用其中一個(gè)區(qū)域。gc時(shí)遍歷當(dāng)前使用區(qū)域，把正在使用中的對(duì)象復(fù)制到另外一個(gè)區(qū)域中。算法每次只處理正在使用中的對(duì)象，因此復(fù)制成本比較小，同時(shí)復(fù)制過(guò)去以后還能進(jìn)行相應(yīng)的內(nèi)存整理，不會(huì)出現(xiàn)“碎片”問(wèn)題。不足之處：1.內(nèi)存利用率問(wèn)題2.在對(duì)象存活率較高時(shí)，其效率會(huì)變低。

按分區(qū)對(duì)待可分為：增量收集算法，分代收集算法

1.增量收集:實(shí)時(shí)垃圾回收算法，即：在應(yīng)用進(jìn)行的同時(shí)進(jìn)行垃圾回收，理論上可以解決傳統(tǒng)分代方式帶來(lái)的問(wèn)題。增量收集把對(duì)堆空間劃分成一系列內(nèi)存塊，使用時(shí)先使用其中一部分，垃圾收集時(shí)把之前用掉的部分中的存活對(duì)象再放到后面沒(méi)有用的空間中，這樣可以實(shí)現(xiàn)一直邊使用邊收集的效果，避免了傳統(tǒng)分代方式整個(gè)使用完了再暫停的回收的情況。

2.分代收集:(商用默認(rèn))基于對(duì)象生命周期劃分為新生代、老年代、元空間，對(duì)不同生命周期的對(duì)象使用不同的算法進(jìn)行回收。

按系統(tǒng)線(xiàn)程可分為：串行收集算法，并行收集算法，并發(fā)收集算法

1.串行收集:使用單線(xiàn)程處理垃圾回收工作，實(shí)現(xiàn)容易，效率較高。不足之處：1.無(wú)法發(fā)揮多處理器的優(yōu)勢(shì) 2.需要暫停用戶(hù)線(xiàn)程

2.并行收集:使用多線(xiàn)程處理垃圾回收工作，速度快，效率高。理論上CPU數(shù)目越多，越能體現(xiàn)出并行收集器的優(yōu)勢(shì)。不足之處：需要暫停用戶(hù)線(xiàn)程

3.并發(fā)收集:垃圾線(xiàn)程與用戶(hù)線(xiàn)程同時(shí)工作。系統(tǒng)在垃圾回收時(shí)不需要暫停用戶(hù)線(xiàn)程

GC收集器常用組合

JVM性能調(diào)優(yōu)思路

理解GC日志

  
 
 
 

   
  
  
  
[GC [PSYoungGen: 8192K->1000K(9216K)] 16004K->14604K(29696K), 0.0317424 secs] [Times: user=0.06 sys=0.00, real=0.03 secs]
   
  
  
  
[GC [PSYoungGen: 9192K->1016K(9216K)] 22796K->20780K(29696K), 0.0314567 secs] [Times: user=0.06 sys=0.00, real=0.03 secs]
   
  
  
  
[Full GC [PSYoungGen: 8192K->8192K(9216K)] [ParOldGen: 20435K->20435K(20480K)] 28627K->28627K(29696K), [Metaspace: 8469K->8469K(1056768K)], 0.1307495 secs] [Times: user=0.50 sys=0.00, real=0.13 secs]
   
  
  
  
[Full GC [PSYoungGen: 8192K->8192K(9216K)] [ParOldGen: 20437K->20437K(20480K)] 28629K->28629K(29696K), [Metaspace: 8469K->8469K(1056768K)], 0.1240311 secs] [Times: user=0.42 sys=0.00, real=0.12 secs]
  
 
 
 

常見(jiàn)異常

• StackOverflowError:(棧溢出)
• OutOfMemoryError: Java heap space(堆空間不足)
• OutOfMemoryError: GC overhead limit exceeded (GC花費(fèi)的時(shí)間超過(guò) 98%, 并且GC回收的內(nèi)存少于 2%)

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