JVM虚拟机知识点

java -version 显示JDK 版本

Java HotSpot Client：1.5版本之后，热点探测，对加载的class文件做标记，对于频繁使用的class即时编译JIT本地缓存，不再重新进行编译。

Client更多基于桌面级别应用进行优化，处理的代码量较少，程序和JVM交互频率偏低，相比BS结构处理的线程数较少，内存分配空间相比缩小，例如堆内存只分配十几M到几百M，

JVM默认启用Client端，可以修改jvm 的config 修改设置启用server JVM

server端相比Client端分配内存大，因而可能内存浪费，所以之前默认Client端

JVM

1.类加载子系统与方法区：类加载的类信息，常量池，

2.java堆，主要内存工作区域，所有创建对象都存于堆上。

3.直接内存：堆外空间，直接向系统申请内存空间，直接映射到物理内存。主要用于NIO库，执行效率高于访问堆内存。

4.垃圾回收系统：

5.java栈，虚拟机线程都有一个私有的java栈，java栈中保存着帧信息，java栈中保存着局部变量，方法参数，不共享。

6.本地方法栈：和java栈类似，用于本地方法的调用，native method，调用操作系统的API。

7.PC寄存器：每一个线程私有空间。区分本地方法和非本地方法。如果是本地方法，值为undefined，否则指向当前执行的指令。

8.执行引擎：负责执行虚拟机的字节码，会使用JIT优化速度。

堆结构图及分代：

一般分为新生代，老年代，永久代

1.区分生命周期不同的对象

2.避免碎片和内存浪费

新生代：频繁GC

老年代：频率较低

永久代：静态属性，类信息（JVM一般不进行回收），hotspot JVM独有，趋势：有可能取消

新生代: eden(大部分对象创建的空间，频繁gc，一般可以回收70%~95%) from , to(surviver spaces)

eden:surviver0:surviver1 = 8:1:1

除了大对象直接进入老年代，其他都是eden创建，当eden没有足够空间分配，会发起Minor GC，

GC进行是，所有存活的对象会复制到 survivor from，而to区年龄达到15，会移到老年代。GC分代年龄存储在对象的header。没有达到阈值的对象会被复制到to survivor区 。接着清空from区和eden区。from to会每次GC交换。to survivor一轮GC一定是空的。如果不够直接进老年代。

老年代：一定阈值进入老年代

永久代：不进行垃圾回收。需要再次check G1，可能已经去掉了。

垃圾回收算法：

1.引用计数，古老，计数为0时可以回收，无法处理循环引用。

2.复制算法，复制过去后还能进行相应的内存整理，需要两倍的内存空间（以供交替复制）

3.标记清除（mark-sweep）从根节点开始标记被引用的对象，第二阶段遍历整个堆，此算法需要暂停整个应用，且会产生内存碎片，因此需要优化。

4.标记整理 （复制和清除）对清除算法的优化。

垃圾收集器

minor GC = scavenge GC（eden空间不足，新生成对象申请内存空间失败触发，频繁触发，需要效率高的GC算法）

老年代GC = full GC = major GC，一般伴随至少一次minor GC,（可以用system.gc()显示触发，不是立刻启动，优先启动），时间一般较长如果时间超过3-5s，太长。

Hotspot JVM共提供了7个分代回收器。

1.新生代：serial,ParNew,parallel scavenge

2.老年代：CMS = concurrent mark sweep, Serial Old, Parallel Old

3.新老年代：G1 GC = gabage first

A. serial: JDK 1.5 默认的minor GC,只用一条收集线程GC，需要暂停其他工程线程，stop the world, 可以使用-XX:+UseSerialGC 控制

B. parNew：并行，服务器多核时才会高效，缩短了GC时间，未解决stop the world问题，是serail的多线程版本，是老年代CMS的默认minor GC，CMS可以和serail和parNew同时使用，但不可以和parallel同时使用。parNew单核时不如serail，甚至双核时也不可以，只有多核时才可以有效提升。为了解决安全点的时间长短,即用户线程等待时间。

参数控制：-XX:+UseParNewGC  ParNew收集器

-XX:ParallelGCThreads 限制线程数量，一般等于CPU数量

C.parallel scavenge，为了解决CPU吞吐量的问题。

参数可控，占用GC的时间百分比，不会越低越好，越低会导致次数越频繁。

吞吐量：CPU运行用户程序/（CPU运行用户程序时间+GC时间） 缩短GC时间，可以有效提高CPU吞吐量。

老年代：

Serial Old：同样是单线程收集器，使用标记-整理算法（新生代中用的是标记-复制）兼容所有的新生代垃圾收集器

parallel Old：同样使用标记整理算法，只能和parallel scvenge

CMS: 实战时可优化点

并行/并发区别：并行：停止CPU运行用户程序时，GC线程可以多线程运行。

并发：包含了用户线程，垃圾收集线程和用户线程可以交替运行。优化的时候可以考虑将老年代的收集器换成CMS，同时将minor GC设为parNew

G1收集器（后续补充）

JDK1.7加入，不是默认收集器，未来趋势

1.空间整合，采用标记整理，无内存空间碎片，分配大对象不会因为无法找到连续空间而提前触发GC

2.可预测停顿，和CMS一样，GC收集器也追求低停顿，更进一步的G1收集器还能建立可预测的停顿时间模型，能明确指定在一个长度为Nms的时间片段内，消耗在GC上的时间不得超过Nms，几乎是实时Java的垃圾收集器特征。

3.可应用于新老年代，将java堆划分为多个相等的独立region，新老年代概念保留，但没有物理隔阂，可以是一部分（可不连续）Region的集合

G1的新生代和parNew类似，当占用一定比例是触发收集，同样会有短暂停顿。

收集步骤：

1.标记阶段，这个阶段是停顿的，并且会触发一次普通的Minor GC

2.Root Region Scanning，程序运行过程会回收survivor区，将存活对象移到老年代，这一过程必须在young GC之前完成。

3.Concurrent Marking，在整个堆内进行并发标记（和用户线程并发执行），此过程可被young GC中断。

此阶段，如发现区域对象中所有对象都是垃圾，则会被立刻回收。同时，会计算每个region的对象活性比例。

4.remark 再标记，会有短暂的STW。用来收集阶段3产生的新垃圾（因为阶段3和用户线程同时进行）；

G1采用了比CMS更快的初始快照算法：snapshot-at-the-begining（SATB）。

5.Copy/Clean up, 多线程sweep失活对象，会有STW。G1将回收区域的存活对象拷贝到新region。

清除remember set，并发清空回收区域并把它返回到空闲region链表中。

6.复制/清除过程后，回收region的活性对象已经被集中回收到深蓝色和深绿色region。

JVM优化：

1.自带bin目录下的

A.jps.exe = linux ps命令

eg: jps -l 显示当前JVM运行线程ID   jps -v 显示JVM线程ID和JVM配置

B.jstat 查看Hotspot VM运行时信息，eg类加载，内存，GC

常用命令 ：jstat -gc 线程ID 时间 次数------  查看GC信息 eg:jstat -34323 250 20

jvisualvm: 图形化界面

可以检测目前的堆空间等内存情况，每种类型的占用空间例如字符串等

可安装插件，例如VisualGC，可查看GC情况

jvm参数：

-Xms：初始化堆大小（包含新老年代)

-Xmx:最大堆大小

-XX:NewSize = n 新生代大小

-XX:NewRatio  新生代比例

-XX:SurvivorRatio 相比于eden大小

-xx:MaxPermSize 持久代大小

设置收集器eg:

-xx:+useSerailGc

-xx:+UseParallelGc

-XX:+UseParallelOldGc

-XX:+UseCocurrentMarkSweep

可通过代码查看当前使用的垃圾回收器，

 public class Solution {
     public static void main(String[] args) {
         List<GarbageCollectorMXBean> list = ManagementFactory.getGarbageCollectorMXBeans();
         for(GarbageCollectorMXBean l:list){
             System.out.println(l.getName());
         }
     }
 }

结果：本机运行结果：Copy MarkSweepCompact

在runConfig中运行+xx:useG1GC 则打印结果为YONG:G1 OLD:G1

参数设置例子

32位系统，一般堆空间限制在1.5-2g，64位不可超过物理内存

eg：-xmx3550m -xms3550m -xmn2g(年轻代大小) -xss128k（每个线程的堆栈大小，JDK5.0之后是1M，以前是256K，建议不动此设置）

持久代一般 64m

吞吐量优先的并行收集器

一般不太用于BS系统，主要是用于科学计算等

-XX:parallelgc threads = 20（与CPU核数相关，设置高了也无效，此配置仅对 YONG GC有效，老年代仍为串行）

调优策略：

A年轻代大小：

响应时间优先：尽可能设大，减低发生频率，减少到达年老代的对象

吞吐量优先：尽量可能设置，可达到Gb的程度，对响应时间无要求，垃圾收集可并行进行，一般适用于8cpu以上的应用

响应时间优先：年老代使用CMS，大小需小心设置，需考虑并发会话率和持续时间，小则容易导致内存碎片，高频以及stop the world，大则需要较长收集时间

参考：https://www.cnblogs.com/ityouknow/p/5614961.html