Java內存模型

Java內存模型

當前的開發已經再也不是單獨的面對傳統的一臺主機運行一些程序，然後再進行簡單的維護；

如今講究的是高併發，分佈式，高可用，充分壓榨機器的性能，機器性能最大化，良好的JVM調優就能夠增長電腦的負載

Java程序執行流程

　　

Java運行時數據區域

• 方法區：最重要的內存區域，多線程共享，保存了類的信息（名稱、成員、接口、父類），反射機制是其重要的組成部分，動態進行類操做的實現

• 堆內存（Heap）：保存對象的真實信息，該內存牽扯到釋放問題（GC）

• 棧內存（Stack） :線程的私有空間，在每一次進行方法調用的時候都會存在有棧幀，採用先進後出的設計原則

  • 本地變量表：局部參數或形參，容許保存有32位的插槽（Solt），若是超過了32位的產毒就須要開闢兩個連續性的插槽（long,double）Valatile關鍵字問題

  • 操做數棧：執行全部的方法計算操做

  • 常量池引用：String類實列，...

  • 返回地址：方法執行完畢後的恢復執行的點

• 程序計數器：執行指定的一個順序編碼，該區域的所佔比率幾乎能夠忽略

• 本地方法棧：與棧內存的功能相似，區別在因而爲本地方法服務的

Java內存模型

• 合理的內存模型可使GC的性能更增強大，沒必要太大的浪費服務器的性能，從而減小阻塞所帶來的程序的性能影響

• Java中數據保存的內存位置：堆內存(調優、原理）

• 最須要強調的就是jdk1.8以後所帶來的內存結果改變以及GC策略提高

jdk1.8：

　　

當內存不足的時候就須要進行伸縮區的控制，當內存充足的時候就能夠考慮將伸縮區所佔用的內存釋放掉，若是伸縮區一直佔有這個區域，會形成其餘區域的內存相對少，確定會在成額外的計算性能的影響，致使程序的總體性能降低，若是咱們肯定咱們當前是高併發的訪問，而且咱們的程序是獨立在一臺服務器上，那麼這臺服務器的資源就應該所有給我使用，而不是給伸縮區留一大塊動態區域

　　

伸縮區的看見 = MaxMemory - TotalMemory ( 特別大的一塊內存空間被閒置了起來 )

jdk1.8之前：

　　

GC執行分析

1. 對象實列化須要依靠關鍵字new來完成，全部新對象都會在伊甸園區開闢，若是伊甸園區的內存空間不足，就會發生MiorGC

2. 有些對象執行了後翅MinorGC後依然存在，伊甸園區的內存空間是有限的，那麼這些對象將進入到存活取（存活區有兩個，一個負責保存存活對象，一個負責晉升，對象只佔用一個空間，永遠都有一個空的）

3. 若是經歷了若干次MinorGC回收處理以後發現看見依然不夠使用，那麼則進行老年代的GC回收，執行一個MajorGC（FUll GC 性能不好），若是能夠回收空間，則繼續進行MINorGC

4. 若是MajorGC失敗，則內存已經被佔用完，拋出OOM異常

5. 若是新建立的對象的空間佔用過大，會直接保存在老年代之中

6. 【備註]】: jdk1.8默認會根據系統的不一樣二選擇不一樣的GC回收策略

   jdk1.9-jdk11 使用的默認GC就是G1

垃圾回收

• 有兩種實現：引用計數器、可達性分析

  • 引用計數：早期的JVM使用的方法，會儲存對象的全部引用數，會控制這個引用數的多少，在引用數爲0的時候，則　視爲能夠進行垃圾回收

  • 對象引用遍歷：如今大部分JVM採用的方法，從一組對象開始，沿着該對象涉及到的對象造成一個樹 ( 本身理解 )，經過遞歸的方式，肯定可達對象，不可達對象就會被視爲再也不須要，將其進行標記做爲垃圾收集，釋放對應的內存，可是釋放的內存都是離散的，不是連續的，不足於裝載新的對象，不少GC會有優化操做，會從新組織內存中的對象，並進行壓縮，造成連續的內存空間供使用。

  • 引用對象的強度：包裝了咱們實際須要的對象，使咱們能夠直接維護對引用對象的直接引用，能夠理解爲：給某個對象的引用進行了一層加強，使其擁有了其餘的狀態，咱們能夠根據他的狀態進行辨別，對象在沒有任何引用指向的時候纔會被看成垃圾回收，若是咱們想對有引用指向的對象作垃圾回收處理，這個時候就涉及到了引用對象的概念，引用對象的強度將決定垃圾回收器的行爲，注意：咱們普通使用的引用都是強度最大的引用，

  • 【強可達、軟可達、弱可達、虛可達、不可達】，　

    • 對象的可達性狀態會觸發垃圾回收期做出相應的行爲：

    • 軟可達對象可能會任憑垃圾回收器去回收；

    • 弱可達對象將會被垃圾回收器回收；

• 爲了不程序的運行線程和GC的回收線程發生併發影響，JVM採用安全點機制來實現STW(Stop The World),也就是當垃圾收集線程發起了STW請求後，工做線程開始進行安全點檢查，只有大概全部線程都進入安全點之後，垃圾回收線程才能夠開始工做，在垃圾收集線程工做的過程當中，工做線程沒執行一行代碼都會進行安全點檢測，若是這行代碼安全就繼續執行，若是這行代碼不安全，就將所有線程掛起，這樣保證在垃圾回收線程的工做過程當中，工做線程也能夠繼續執行

  • 安全點：列如阻塞線程確定是安全點，運行的jni線程若是不放問java對象也是安全的，若是線程在編譯生成機器碼那他也是安全的，Java虛擬機在有垃圾回收縣城執行期間，沒自信一個字節碼都會進行安全檢測

• 基礎垃圾收集算法：清除算法會形成垃圾碎片，清除後整理壓縮又浪費CPU且耗時，複製算法浪費內存可是很快

• 基礎假設：

  • 大部分的Java對象都生命週期都很短暫，只有不多部分以對象能存活好久，新建的對象放到新生代，當通過屢次垃圾回收且還存在的對象，就將其移動到老年代，針對不一樣的區域採用不一樣的算法，因我新生代的對象存活週期很短，常常都須要垃圾回收，因此通常採用速度很快的複製算法，因此新生代分分紅兩塊，一塊eden區，兩塊大小相同的servivor區（用做於複製）

• 對象初期都在eden區分配空間，因爲堆的內存空間是共享的，因此分配內存須要加鎖且同步，否則會發生兩個對象引用指向用一塊內存的狀況發生，爲了不頻繁的加鎖，一個線程能夠申請一塊連續的內存空間，後續內存的分配就在這裏進行，這個訪問被稱爲Tlab,Tlab裏面維護了兩個指針，一個是當前空餘內存的起始位置，另外一個Tail指向尾巴申請的內存結束位置，分配內存的時候就只須要進行指針加法並判斷是否大於tail,若是超過則須要從新申請Tail,

• 當eden區滿了就會進行一次minorGC，將ende區存活的對象和form區的對象移動到to區，而後交換form和to的指針

內存回收算法

• 年輕代回收算法：

  • "複製"清理算法，將保留的對象複製到存活區之中，存活區的內容會保存到老年代資中

  • 伊甸園老是會有大量的新對象產生，全部HotSpot虛擬機使用了BTP(單一CPU的時候全部的兌現一次保存)，TLAB(拆分 爲不一樣的塊，根據CPU的核心個數拆分)，技術形式處理

• 老年代回收算法

  • "標記—清除"算法，想進行對象的第一次標記，在這段時間之內會暫停程序的執行（若是標記的時間廠或者對象的內容過多，這個暫停的時間就會很長，就會產生串行標記，並行標記等問題）

  • "標記—壓縮"算法，基於"標記—清除"算法，將零散的內存空間進行整理壓縮從新集合再分配

【年輕代】串行GC / 並行回收GC / 並行GC

【老年代】 串行GC / 並行GC / CMS

STW： [Stop—The—World]

• 暫時掛起全部的程序的執行線程，進行無用的對象標記

• 沒有任何意向合適的GC回收操做，從JDK1.8開始提供有G1收集器，在JDK11以後提供額ZGC

G1算法（將來主流）

支持大內存（4G-64G）,支持有多CPU,減小STW停頓時間，能夠保證併發狀態下程序的執行