高级程序员知识学习(JVM相关知识)

1>栈区:主要用来存放局部变量, 传递参数, 存放函数的返回地址。.esp 始终指向栈顶, 栈中的数据越多, esp的值越小。

2>堆区:用于存放动态分配的对象, 当你使用 malloc和new 等进行分配时,所得到的空间就在堆中。动态分配得到的内存区域附带有分配信息, 所以你  能够 free和delete它们。

3>数据区:全局,静态和常量是分配在数据区中的,数据区包括bss(未初始化数据区)和初始化数据区。

注意:    1)堆向高内存地址生长;    2)栈向低内存地址生长;    3)堆和栈相向而生,堆和栈之间有个临界点,称为stkbrk。

双亲委派模式

1为了安全性更好一点,2一个是为了避免重复加载。

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当一个类收到加载请求的时候不会自己去加载这个类,而是将其委派给父类由机载,如果父类不能加载的话那就反馈到子类中的由于子类去加载完成的类的加载机制。

当一个类加载器收到类加载任务时,立即将任务委派给它的父类加载器去执行,直至委派给最顶层的启动类加载器为止。如果父类加载器无法加载委派给它的类时,将类加载任务退回给它的下一级加载器去执行。除了启动类加载器以外,每个类加载器拥有一个父类加载器,用户的自定义类加载器的父类加载器是AppClassLoader。双亲委派模型可以保证全限名指定的类,只被加载一次。双亲委派模型不具有强制性约束,是Java设计者推荐的类加载器实现方式。

打破双亲委派的实际的例子:tomcat中 JDBC中 热部署技术的。

堆内存:(GC针对的是堆内存)

常用的 JVM 调优的参数都有哪些?

Xms2g:初始化推大小为 2g;

-Xmx2g:堆最大内存为 2g;

-XX:NewRatio=4:设置年轻的和老年代的内存比例为 1:4;

-XX:SurvivorRatio=8:设置新生代 Eden 和 Survivor 比例为 8:2;

–XX:+UseParNewGC:指定使用 ParNew + Serial Old 垃圾回收器组合;

-XX:+UseParallelOldGC:指定使用 ParNew + ParNew Old 垃圾回收器组合;

-XX:+UseConcMarkSweepGC:指定使用 CMS + Serial Old 垃圾回收器组合;

-XX:+PrintGC:开启打印 gc 信息;

-XX:+PrintGCDetails:打印 gc 详细信息。

JVM中的GC算法

引用计数法(在对象的相互引用的时候出现永远不可能进行垃圾的回收)

在 Java 中,引用和对象是有关联的。如果要操作对象则必须用引用进行。因此,很显然一个简单的办法是通过引用计数来判断一个对象是否可以回收。简单说,即一个对象如果没有任何与之关联的引用, 即他们的引用计数都不为 0, 则说明对象不太可能再被用到,那么这个对象就是可回收对象。

可达性分析

为了解决引用计数法的循环引用问题, Java 使用了可达性分析的方法。通过一系列的“GC roots”对象作为起点搜索。如果在“GC roots”和一个对象之间没有可达路径,则称该对象是不可达的。要注意的是,不可达对象不等价于可回收对象, 不可达对象变为可回收对象至少要经过两次标记过程。两次标记后仍然是可回收对象,则将面临回收。

标记清除算法:

最基础的垃圾回收算法,分为两个阶段,标注和清除。标记阶段标记出所有需要回收的对象,清除阶段回收被标记的对象所占用的空间。如图:

从图中我们就可以发现,该算法最大的问题是内存碎片化严重,后续可能发生大对象不能找到可利用空间的问题。

复制算法:

为了解决 Mark-Sweep 算法内存碎片化的缺陷而被提出的算法。按内存容量将内存划分为等大小的两块。每次只使用其中一块,当这一块内存满后将尚存活的对象复制到另一块上去,把已使用的内存清掉,如图:

这种算法虽然实现简单,内存效率高,不易产生碎片,但是最大的问题是可用内存被压缩到了原本的一半。且存活对象增多的话, Copying 算法的效率会大大降低

标记整理算法(Mark-Compact)

结合了以上两个算法,为了避免缺陷而提出。标记阶段和 Mark-Sweep 算法相同, 标记后不是清理对象,而是将存活对象移向内存的一端。然后清除端边界外的对象。如图:

分代收集算法

分代收集法是目前大部分 JVM 所采用的方法,其核心思想是根据对象存活的不同生命周期将内存划分为不同的域,一般情况下将 GC 堆划分为老生代(Tenured/Old Generation)和新生代(YoungGeneration)。老生代的特点是每次垃圾回收时只有少量对象需要被回收,新生代的特点是每次垃圾回收时都有大量垃圾需要被回收,因此可以根据不同区域选择不同的算法

新生代与复制算法

目前大部分 JVM GC 对于新生代都采取 Copying 算法,因为新生代中每次垃圾回收都要回收大部分对象,即要复制的操作比较少,但通常并不是按照 1 1 来划分新生代。一般将新生代划分为一块较大的 Eden 空间和两个较小的 Survivor 空间(From Space, To Space),每次使用Eden 空间和其中的一块 Survivor 空间,当进行回收时,将该两块空间中还存活的对象复制到另一块 Survivor 空间中。

https://img-blog.csdn.net/20141107224401036?watermark/2/text/aHR0cDovL2Jsb2cuY3Nkbi5uZXQvemhiMTIzR0dHR0dH/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70/gravity/Center

老年代与标记复制算法

老年代因为每次只回收少量对象,因而采用 Mark-Compact 算法

  1. JAVA 虚拟机提到过的处于方法区的永生代(Permanet Generation)它用来存储 class 类,

常量,方法描述等。对永生代的回收主要包括废弃常量和无用的类。

  1. 对象的内存分配主要在新生代Eden Space和 Survivor Space 的 From Space(Survivor 目前存放对象的那一块),少数情况会直接分配到老生代。
  2. 当新生代的EdenSpace和 From Space 空间不足时就会发生一次 GC,进行 GC 后,Eden

Space 和 From Space 区的存活对象会被挪到 To Space,然后将 Eden Space 和 From Space 进行清理。

  1. 如果 To Space 无法足够存储某个对象,则将这个对象存储到老生代。
  2. 在进行 GC 后,使用的便是 Eden Space 和 To Space 了,如此反复循环。
  3. 当对象在 Survivor 区躲过一次 GC 后,其年龄就会+1。 默认情况下年龄到达 15 的对象会被移到老生代中

JAVA 四中引用类型

强引用

在 Java 中最常见的就是强引用, 把一个对象赋给一个引用变量,这个引用变量就是一个强引用。当一个对象被强引用变量引用时,它处于可达状态,它是不可能被垃圾回收机制回收的,即使该对象以后永远都不会被用到 JVM 也不会回收。因此强引用是造成 Java 内存泄漏的主要原因之

软引用

软引用需要用 SoftReference 类来实现,对于只有软引用的对象来说,当系统内存足够时它不会被回收,当系统内存空间不足时它会被回收。软引用通常用在对内存敏感的程序中。

弱引用

弱引用需要用 WeakReference 类来实现,它比软引用的生存期更短,对于只有弱引用的对象来说,只要垃圾回收机制一运行,不管 JVM 的内存空间是否足够总会回收该对象占用的内存。虚引用

虚引用需要 PhantomReference 类来实现,它不能单独使用,必须和引用队列联合使用。 虚引用的主要作用是跟踪对象被垃圾回收的状态

分区收集算法:分区算法则将整个堆空间划分为连续的不同小区间, 每个小区间独立使用, 独立回收. 这样做的好处是可以控制一次回收多少个小区间,根据目标停顿时间, 每次合理地回收若干个小区间(而不是整个堆), 从而减少一次 GC 所产生的停顿。(G1垃圾收集器)

GC 垃圾收集器

Java 堆内存被划分为新生代和年老代两部分,新生代主要使用复制和标记-清除垃圾回收算法;年老代主要使用标记-整理垃圾回收算法,因此 java 虚拟中针对新生代和年老代分别提供了多种不同的垃圾收集器, JDK1.6 Sun HotSpot 虚拟机的垃圾收集器如下:

CMS 收集器(多线程标记清除算法)

 

Concurrent mark sweep(CMS)收集器是一种年老代垃圾收集器,其最主要目标是获取最短垃圾回收停顿时间,和其他年老代使用标记-整理算法不同,它使用多线程的标记-清除算法。最短的垃圾收集停顿时间可以为交互比较高的程序提高用户体验。CMS 工作机制相比其他的垃圾收集器来说更复杂,整个过程分为以下 4 个阶段:

初始标记只是标记一下 GC Roots 能直接关联的对象,速度很快,仍然需要暂停所有的工作线程。

并发标记进行 GC Roots 跟踪的过程,和用户线程一起工作,不需要暂停工作线程。

重新标记为了修正在并发标记期间,因用户程序继续运行而导致标记产生变动的那一部分对象的标记记录,仍然需要暂停所有的工作线程。

并发清除:清除 GC Roots 不可达对象,和用户线程一起工作,不需要暂停工作线程。由于耗时最长的并发标记和并发清除过程中,垃圾收集线程可以和用户现在一起并发工作, 所以总体上来看CMS 收集器的内存回收和用户线程是一起并发地执行:

G1 收集器

Garbage first 垃圾收集器是目前垃圾收集器理论发展的最前沿成果,相比与 CMS 收集器, G1 收集器两个最突出的改进是:

1. 基于标记-整理算法,不产生内存碎片。

2. 可以非常精确控制停顿时间,在不牺牲吞吐量前提下,实现低停顿垃圾回收。

G1 收集器避免全区域垃圾收集,它把堆内存划分为大小固定的几个独立区域,并且跟踪这些区域的垃圾收集进度,同时在后台维护一个优先级列表,每次根据所允许的收集时间, 优先回收垃圾最多的区域。区域划分和优先级区域回收机制,确保 G1 收集器可以在有限时间获得最高的垃圾收集效率

 

什么时候会导致垃圾回收

GC是怎么样运行的

新老以及永久区是什么

GC 有几种方式?怎么配置

什么时候一个对象会被GC? 如何判断一个对象是否存活

System.gc() Runtime.gc()会做什么事情? 能保证 GC 执行吗

垃圾回收器可以马上回收内存吗?有什么办法主动通知虚拟机进行垃圾回收?

Minor GC 、Major GC、Young GC 与 Full GC分别在什么时候发生

垃圾回收算法的实现原理

如果对象的引用被置为null,垃圾收集器是否会立即释放对象占用的内存?

垃圾回收的最佳做法是什么

GC收集器有哪些

垃圾回收器的基本原理是什么?

串行(serial)收集器和吞吐量(throughput)收集器的区别是什么

Serial 与 Parallel GC之间的不同之处

CMS 收集器 与 G1 收集器的特点与区别

CMS垃圾回收器的工作过程

JVM 中一次完整的 GC 流程是怎样的? 对象如何晋升到老年代

吞吐量优先和响应优先的垃圾收集器选择

GC策略

举个实际的场景,选择一个GC策略

JVM的永久代中会发生垃圾回收吗

收集方法

标记清除、标记整理、复制算法的原理与特点?分别用在什么地方

如果让你优化收集方法,有什么思路

JVM内存结构,为什么需要GC?

类加载器(ClassLoader):在JVM启动时或者在类运行时将需要的class加载到JVM中。

执行引擎:负责执行class文件中包含的字节码指令。

内存区:是在JVM运行的时候操作所分配的内存区。运行时内存区主要可以划分为5个区域。

方法区(Method Area):用于存储类结构信息的地方,包括常量池、静态变量、构造函数等。

java堆(Heap):存储java实例或者对象的地方。这块是GC的主要区域(后面解释)。从存储的内容我们可以很容易知道,方法区和堆是被所有java线程共享的。

java栈(Stack):java栈总是和线程关联在一起,每当创建一个线程时,JVM就会为这个线程创建一个对应的java栈。在这个java栈中又会包含多个栈帧,每运行一个方法就创建一个栈帧,用于存储局部变量表、操作栈、方法返回值等。每一个方法从调用直至执行完成的过程,就对应一个栈帧在java栈中入栈到出栈的过程。所以java栈是现成私有的。

程序计数器(PC Register):用于保存当前线程执行的内存地址。由于JVM程序是多线程执行的(线程轮流切换),所以为了保证线程切换回来后,还能恢复到原先状态,就需要一个独立的计数器,记录之前中断的地方,可见程序计数器也是线程私有的。

本地方法栈(Native Method Stack):和java栈的作用差不多,只不过是为JVM使用到的native方法服务的。

内存分配:java一般内存申请有两种:静态内存和动态内存。编译时就能够确定的内存就是静态内存,即内存是固定的,系统一次性分配,比如int类型变量;动态内存分配就是在程序执行时才知道要分配的存储空间大小,比如java对象的内存空间。Java的内存分配原理与C/C++不同,C/C++每次申请内存时都要malloc进行系统调用,而系统调用发生在内核空间,每次都要中断进行切换,这需要一定的开销,而Java虚拟机是先一次性分配一块较大的空间,然后每次new时都在该空间上进行分配和释放,减少了系统调用的次数,节省了一定的开销,这有点类似于内存池的概念;二是有了这块空间过后,如何进行分配和回收就跟GC机制有关了。

参数

说说你知道的几种主要的jvm 参数

-XX:+UseCompressedOops 有什么作用

内存管理

一个对象从创建到销毁都是怎么在这些部分里存活和转移的

解释内存中的栈(stack)、堆(heap)和方法区(method area)的用法

JVM中哪个参数是用来控制线程的栈堆栈小

简述内存分配与回收策略

简述重排序,内存屏障,happen-before,主内存,工作内存

Java中存在内存泄漏问题吗?请举例说明

32 位 JVM 和 64 位 JVM 的最大堆内存分别是多数?32 位和 64 位的 JVM,int 类型变量的长度是多数?

怎样通过 Java 程序来判断 JVM 是 32 位 还是 64 位

JVM自身会维护缓存吗?是不是在堆中进行对象分配,操作系统的堆还是JVM自己管理堆

什么情况下会发生栈内存溢出

GC调优

    GC调优的思路

    JVM常用参数

    基于JDK命令行工具监控Java进程, 如 jps,jinfo,jstat,jmap,jstack

    基于图形化工具监控Java进程,如MAT(Memory Analyzer),VisualVM,Btrace

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