JAVA內存管理和JVM運行機制、垃圾回收、內存調優

1、JAVA內存管理

java是跨平臺語言，java預編譯.class文件放置JVM虛擬機中運行；

Java的內存結構，也就是運行時的數據區域

                   運行時數據區

方法區：常量池、變量等存儲地方；（持久區）

堆：實例對象存儲地方；GC重點關照位置；（新生代和老年代）

程序計數器：記錄程序下一步指令；

Java方法棧：方法程序運行地方；Java棧老是與線程關聯在一塊兒的，每當建立一個線程，JVM就會爲該線程建立對應的Java棧；

本地方法棧：java方法與本地相關聯

Java內存模型(即Java Memory Model，簡稱JMM)自己是一種抽象的概念，並不真實存在；每一個線程建立時JVM都會爲其建立一個工做內存(有些地方稱爲棧空間)，用於存儲線程私有的數據，而Java內存模型中規定全部變量都存儲在主內存，主內存是共享內存區域，全部線程均可以訪問，但線程對變量的操做(讀取賦值等)必須在工做內存中進行，首先要將變量從主內存拷貝的本身的工做內存空間，而後對變量進行操做，操做完成後再將變量寫回主內存，不能直接操做主內存中的變量；JMM與Java內存區域的劃分是不一樣的概念層次，Java內存模型是圍繞着併發編程中原子性、可見性、有序性這三個特徵來創建的；

 

JVM運行機制：JVM轉入環境和配置（java.exe-->jvm.cfg）、裝載JVM（經過LoadJavaVM來裝載）、啓動JVM得到本地調用接口、運行java程序；

1.類加載器：

包括啓動類加載器（核心庫）（jre/lib內全部class）、擴展類（擴展庫）（jre/lib/ext/內全部class）、應用程序類（加載classpath下的全部class）

流程（五個階段）：加載、鏈接（驗證、準備、解析）、初始化

2.執行引擎：執行classes中指令。任何JVM specification實現(JDK)的核心都是執行引擎。

3.運行時數據區又叫JVM內存；

內存區域包括堆和棧，棧後進先出，有大小限制，堆能夠存放很大內容；java虛擬機中的堆主要存放對象實例，棧存放引用和基本類型；

堆	棧
存放大內容：對象實例	大小有限制，後進先出，存放：引用和基本類型
慢	速度快
全部線程共享，生命週期和JVM同步	每一個線程有本身獨立的棧，線程銷燬的時候被銷燬

如：Object o=new Object();   Object存放在堆中，o存放在棧中；

程序計數器：標記程序運行到的位置，JVM至關於一臺抽象計算機；

JVM工做原理和特色主要是指操做系統裝入JVM是經過jdk中Java.exe來完成,經過下面4步來完成JVM環境.

1.建立JVM裝載環境和配置

2.裝載JVM.dll

3.初始化JVM.dll並掛界到JNIENV(JNI調用接口)實例

4.調用JNIEnv實例裝載並處理class類。

2、垃圾回收（GC，全稱：garbage colletion）

JAVA虛擬機的GC有自動的垃圾回收機制，不須要開發人員主動調用；因爲是自動，優先級又低，因此並不能保證必定執行垃圾回收；

（1）何時回收？

當內存不足或者當前空閒的時候進行垃圾回收，GC線程優先級都不過高；

（2）判斷什麼是垃圾？

通常來講，對於沒有引用指向的對象，被標識爲垃圾，沒有對象指向它，也就沒法對它進行操做，這個對象對於咱們來講就是沒用的；

（3）垃圾回收方法

a.finalize方法工做原理：一旦垃圾回收器準備好釋放對象存儲空間時，會調用一次而且僅調一次finalize方法（經過調用System.gc()實現），而且當下一次垃圾回收開始時才真正回收對象佔用內存；因此重現finalize方法便可在回收時從新創建引用關聯，而達到不被回收效果；

b.標記（mark）：標記出哪些不是垃圾，回收的時候把沒有標記到的認爲是垃圾，進行回收；

c.引用計數法：針對每一個對象實例的引用進行計算，將計算爲0的做爲垃圾進行回收，弊端，循環引用將沒法進行回收；

d.年輕代：新生成對象放在年輕代中，收集生命週期短的；老年代：被屢次垃圾回收的對象；持久代：用於存放靜態文件，如java類或方法等；

（1）對新生代的對象的收集稱爲minor GC；

（2）對舊生代的對象的收集稱爲Full GC；

（3）程序中主動調用System.gc()強制執行的GC爲Full GC。

不一樣的對象引用類型， GC會採用不一樣的方法進行回收，JVM對象的引用分爲了四種類型：

（1）強引用：默認狀況下，對象採用的均爲強引用（這個對象的實例沒有其餘對象引用，GC時纔會被回收）

（2）軟引用：軟引用是Java中提供的一種比較適合於緩存場景的應用（只有在內存不夠用的狀況下才會被GC）

（3）弱引用：在GC時必定會被GC回收

（4）虛引用：因爲虛引用只是用來得知對象是否被GC

3、內存調優

主要針對年輕代、年老代、持久代；堆棧等大小進行設置；

內存溢出分2類：

1. 年老代溢出，表現爲：java.lang.OutOfMemoryError:Javaheapspace

2. 持久代溢出，表現爲：java.lang.OutOfMemoryError:PermGenspace

參數說明

• -Xmx3550m：設置JVM最大堆內存爲3550M。
• -Xms3550m：設置JVM初始堆內存爲3550M。此值能夠設置與-Xmx相同，以免每次垃圾回收完成後JVM從新分配內存。
• -Xss128k：設置每一個線程的棧大小。JDK5.0之後每一個線程棧大小爲1M，以前每一個線程棧大小爲256K。應當根據應用的線程所需內存大小進行調整。在相同物理內存下，減少這個值能生成更多的線程。可是操做系統對一個進程內的線程數仍是有限制的，不能無限生成，經驗值在3000~5000左右。須要注意的是：當這個值被設置的較大（例如>2MB）時將會在很大程度上下降系統的性能。
• -Xmn2g：設置年輕代大小爲2G。在整個堆內存大小肯定的狀況下，增大年輕代將會減少年老代，反之亦然。此值關係到JVM垃圾回收，對系統性能影響較大，官方推薦配置爲整個堆大小的3/8。
• -XX:NewSize=1024m：設置年輕代初始值爲1024M。
• -XX:MaxNewSize=1024m：設置年輕代最大值爲1024M。
• -XX:PermSize=256m：設置持久代初始值爲256M。
• -XX:MaxPermSize=256m：設置持久代最大值爲256M。
• -XX:NewRatio=4：設置年輕代（包括1個Eden和2個Survivor區）與年老代的比值。表示年輕代比年老代爲1:4。
• -XX:SurvivorRatio=4：設置年輕代中Eden區與Survivor區的比值。表示2個Survivor區（JVM堆內存年輕代中默認有2個大小相等的Survivor區）與1個Eden區的比值爲2:4，即1個Survivor區佔整個年輕代大小的1/6。
• -XX:MaxTenuringThreshold=7：表示一個對象若是在Survivor區（救助空間）移動了7次尚未被垃圾回收就進入年老代。若是設置爲0的話，則年輕代對象不通過Survivor區，直接進入年老代，對於須要大量常駐內存的應用，這樣作能夠提升效率。若是將此值設置爲一個較大值，則年輕代對象會在Survivor區進行屢次複製，這樣能夠增長對象在年輕代存活時間，增長對象在年輕代被垃圾回收的機率，減小Full GC的頻率，這樣作能夠在某種程度上提升服務穩定性。

 

4、內存溢出常見的哪幾種？

三種：

一、新生代和老年代溢出：java.lang.OutOfMemoryError:java heep space;當98%時間用於垃圾回收時,且可用的Heap size 不足2%的時候將拋出此異常信息；

解決方法：手動設置JVM Heap（堆）的大小

二、持久代溢出：java.lang.OutOfMemoryError: PermGen space

解決方法： 經過-XX:PermSize和-XX:MaxPermSize設置永久代大小便可。

三、棧溢出：java.lang.StackOverFlowError:Thread stack space

棧區遠遠小於堆區,棧區須要的內存大小1-2m左右；出現棧溢出，即說明單線程運行程序須要的內存太大；

解決方法：1：修改程序。2：經過 -Xss: 來設置每一個線程的Stack大小便可。

5、java自帶分析工具：

jstack(查看線程)、jmap(查看內存)和jstat(性能分析)命令

問題彙總：

1.什麼是java虛擬機？爲何java平臺被稱爲「平臺無關的編程語言」？

答：java虛擬機是一個能夠執行java字節碼的虛擬機進程；java虛擬機支持任意平臺上運行，java程序編寫好後，只要編譯成java字節碼（class文件）就能夠在java虛擬機上運行，java程序無須根據不一樣環境進行編譯；

2.java代碼是怎樣運行的？

答：java虛擬機運行時數據區分五個區域：方法區、堆、java方法棧、本地方法棧和pc寄存器；java程序被編譯成java字節碼後，首先要存放在方法區；方能在java虛擬機中運行；爲了提升運行效率，標準JDK中的HotSpot虛擬機採用的是一種混合執行的策略。

3.java虛擬機是如何加載java類的？

答：java虛擬機將字節流轉換java類三個步驟：裝載、連接（驗證、準備、解析）、初始化；

4.jvm的永久代會進行垃圾回收嗎？

答：jvm的永久代（方法區）、常量池和變量的存儲區，垃圾回收不會發生在永久代，當永久代存儲滿了或超過了臨界值後纔會觸發徹底垃圾回收（full gc）；jdk8後永久代已經去除，改存元空間區（本地內存區）中；最大可利用空間就變成了整個系統內存的可用空間.

5.對象何時能夠被垃圾回收？

答：當對象再也不被任何對象引用時，能夠被回收

6.System.gc()和Rumtime.gc()會作什麼事情？

答：都是提示JVM要進行垃圾回收，可是具體何時進行垃圾回收要看JVM虛擬機；

7.堆的形狀是一顆（）。

• 徹底二叉樹

• 滿二叉樹

• 二叉排序樹

• 平衡二叉樹

答案：A