说下JVM的内部组成与作用

JVM

  • 执行引擎（java -> class）
  • 类加载器（加载class）
  • 运行时数据区域（加载到内存中指这里）
  • 本地库接口（运行需要本地接口支持）
  • 本地方法库（接口需要依赖本地方法库）

联系：编译器会将java代码转为class字节码，类加载器将字节码加载到内存中，放在方法区内，字节码是JVM的一套指令集规范，并不能作用于操作系统，需要由JVM的解释执行引擎翻译为CPU的底层指令，整个过程需要调用本地方法库来实现这个功能

jvm运行时区域

简单来说就是堆栈方法区和程序计数器

程序计数器

作用

  1. 读取指令，实现流程控制（选择、循环、顺序、异常处理）
  2. 多线程情况下，记录线程当前位置
  3. 唯一不会出现OOM的地方，随线程生命周期决定（不涉及对象内存分配，也不承载对象引用）

虚拟机栈

会出现两个错误。StackOverFlowError 和 OutOfMemoryError

  • StackOverFlowError：若Java虚拟机栈的内存大小不允许动态扩展，那么当线程请求栈的深度超过当前Java虚拟机栈的最大深度的时候，就抛出StackOverFlowError错误。
  • 每次调用方法都会创建栈帧（包括局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址）
  • 用来保存局部变量、参加方法计算与返回

本地方法栈

  • 使用native方法服务
  • 也会出现上述两种错误
  • native方法使用C语言编写

堆

  • 内存中最大的一块。共享区域，存放对象和数组，都会在这里分配内存
    所有的对象都会在堆中分配吗？有个逃逸的概念。从 JDK 1.7 开始已经默认开启逃逸分析，如果某些方法中的对象引用没有被返回或者未被外面使用（也就是未逃逸出去），那么对象可以直接在栈上分配内存。
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  • 是垃圾回收的主要区域
  • 1.8以前，堆内存通常分为：新生代、老生代、永久代
  • 1.8之后移除永久代，加入元空间，使用的直接内存（物理内存）
  • 新生代又分为eden区和survivor区，survivor区分为from survivor和to survivor又叫s0，s1

方法区

  • 放常量、静态变量，类加载信息，又被称为永久代。于1.8之后移除，用元空间代替
  • 类信息包含版本、字段、方法、接口、父类等信息

元空间

  • 1.8后出现，使用本地内存

运行时常量池

方法区的一部分，存放类信息和常量池表，当无法申请到内存时会OOM。字符串常量池在堆

直接内存

也会出现OOM的问题，受到本机总内存大小和处理器寻址空间的限制

JVM创建对象是怎么分配的

  1. 先放到eden区，如果满了，触发minor gc。将eden区的剩余对象放入s0
  2. 如果此时再次触发gc，如果没有回收就会进入s1
  3. 如果默认15次回收后进入老年代
  4. 当老年代内存不足会触发major gc，如果还是依然无法放入对象，则OOM

聊聊垃圾回收

  • 如何判断是否还在使用了？引用计数法和可达性算法。
  • 引用简单，有对象引用为+1，无对象为-1.但无法处理对象相互依赖的情况。
  • 可达性算法类似于树的结构，以GC root作为根节点一直往下搜，能够到达的地方都是存活的，不可达就是不可用的，就可以被回收了
  • GC root包含以下内容。栈引用，静态属性引用，常量引用

有哪些垃圾回收算法

标记-清除
将存活的标记，清理掉未标记的。缺点会造成大量不连续的内存碎片

标记-整理
将存活的挪到一边，将另一边清除。

标记-复制
将内存划为大小相同的两块，每次只使用其中的一块，将存活的放到另一块上，对第一块进行清理

一般分代收集指的是年轻代（标记-复制）和老年代（标记-清除/整理）

分代与分区收集的区别

当前主流采用分代收集。在新生代为什么用复制，因为对象死的多，成本低。老年代存活率高，且没有额外空间进行分配担保

CMS以最短停顿时间为目标，采用标记-清除算法。吞吐量低jdk9弃用，14删除

分区则将堆空间划分为连续不同的小区间，每块独立使用，独立回收，便于控制，且可以减少gc所产生的停顿

G1：高吞吐量，应用于多处理器和大容量的内存环境中

ZGC：jdk11退出的低延迟回收器，适用于大内存低延迟服务的内存管理和回收

说说各种gc

hotspot vm分为部分收集和全部收集（full gc）
新生代（minor gc）
老年代（major gc）

什么情况下会触发full gc

  1. system.gc()
  2. 老年代不足
  3. 1.7的永久代不足

说下JVM是怎么调优的

VisualVM：如下图所示
image-20230207200024438
在短短的运行时间中，Ede进行了49次GC,虽然时间短，但是能说明一个问题，新生代堆内存分配的空间太小，
导致频繁GC
同时，OId老年代也进行了33次GC,虽然运行时间也在不需要优化的范围内，而且从Survivor可以看出，基本没有GC,说明这些 都是大对象，直接进入到了Old老年代，导致GC频繁
所以，我们需要进行的优化就是加大新生代和老年代堆内存的大小，同时减少大对象的产生
可将VM参数改为：-Xms512m-Xmx512m-Xmn128m-X:+HeapDumpOnOutOfMemoryError

参考链接 — https://mikechen.cc/15386.html

谈谈常用命令及作用

  • jps：显示系统中所有的虚拟机进程
  • jstat：收集虚拟机各方面的运行数据
  • jinfo：显示虚拟机配置信息
  • jmap：生成虚拟机的内存转储快照
  • jhat：分析堆内存转储快照，不推荐使用，消耗资源而且慢
  • jstack：显示线程堆栈快照

JVM调优的一些参数可以举例一些吗

-Xms2g：初始化堆大小为 2g；

-Xmx2g：堆最大内存为 2g；

-Xmn1g：新生代内存大小为1g；-XX:NewSize 新生代大小，-XX:MaxNewSize 新生代最大值，-Xmn 则是相当于同时配置 -XX:NewSize 和 -XX:MaxNewSize 为一样的值；

-XX:NewRatio=2：设置新生代的和老年代的内存比例为 1:2，即新生代占堆内存的1/3，老年代占堆内存的2/3；

-XX:SurvivorRatio=8：设置新生代Eden和两个Survivor比例为 8:1:1；

–XX:+UseParNewGC：对新生代使用并行垃圾回收器。

-XX:+UseParallelOldGC：对老年代并行垃圾回收器。

-XX:+UseConcMarkSweepGC：以牺牲吞吐量为代价来获得最短回收停顿时间的垃圾回收器。对于要求服务器响应速度的应用上，这种垃圾回收器非常适合。

-XX:+PrintGC：开启打印gc信息；

-XX:+PrintGCDetails：打印gc详细信息。

java会内存泄漏吗？

java拥有GC机制，但还是会出现内存泄漏的情况，如果GC无法进行回收，那么就会导致泄漏

java对象引用类型有哪些？具体使用场景是什么？

  • 强引用：new出来的就是，就算OOM也不会进行内存回收
  • 软引用：发生内存溢出前会被回收。通常用来实现内存敏感的缓存，如果还有空闲内存，就可以暂存缓存，当内存不足时清除掉，这样就可以保证使用缓存的同时，不会耗尽内存
  • 弱引用：gc的时候就会被回收，同样可用于内存敏感的缓存
  • 虚引用：无法通过虚引用获得对象，作用在于在GC的时候返回一个系统通知

扩展

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