JVM 的記憶體模型和 JVM 的垃圾回收機制一直是 Java 業內從業者繞不開的話題(實際調優、面試),大家再來一起學習一下 JVM 的垃圾回收機制。作為 Java 從業者如果不掌握這些知識點可能很難跳過高階走向架構師階段。
怎麼理解什麼是同步?
答案:同步用來控制共用資源在多個執行緒間的存取,以保證同一時間內只有一個執行緒能存取到這個資源。在非同步保護的多執行緒程式裡面,一個執行緒正在修改一個共用變數的時候,可能有另一個執行緒也在使用或者更新它的值。同步避免了髒資料的產生。
對方法進行同步:
public synchronized void Method1 () {
// Appropriate method-related code.
}
在方法內部對程式碼塊進行同步:
public myFunction (){
synchronized (this) {
// Synchronized code here.
}
}
Sun HotSpot VM,是JDK和Open JDK中自帶的虛擬機器器,也是目前使用範圍最廣的Java虛擬機器器。
JVM記憶體分佈
程式計數器:是一塊較小的記憶體空間,可以看作是當前執行緒所執行的位元組碼的行號指示器。程式中的分支、迴圈、跳轉、例外處理、執行緒恢復等基礎功能都需要依賴這個計數器完成。由於多執行緒是通過執行緒輪流切換並分配處理器執行時間的方式來實現的,故該區域為執行緒私有的記憶體。
虛擬機器器棧:描述的是Java方法執行的記憶體模型,用於儲存區域性變數表、運算元棧、動態連結、方法出口等
堆:是Java虛擬機器器所管理的記憶體中最大的一塊,Java堆是被所有執行緒共用的一塊記憶體區域,在虛擬機器器啟動時建立,存放所範例,也是垃圾收集器管理的主要
方法區:用於存放已被虛擬機器器載入的類資訊、常數、靜態變數、即時編譯後的程式碼等資料。HotSVM針對該區域也進行GC,主要是常數回收以及類
JVM記憶體分配策略
物件的記憶體分配,在大方向上,是在Java堆上進行分配。
大多數情況下,物件在新生代Eden區中分配,當Eden區沒有足夠空間進行分配時,虛擬機器器將發起一次Minor GC。
大多數情況下,大物件直接進入老年代,虛擬機器器提供了引數來定義大物件的閥值,超過閥值的物件都會直接進入老年代。
經過多次Minor GC後仍然存活的物件(長期存活的物件),將進入老年代。虛擬機器器提供了引數,可以設定閥值。
JVM垃圾回收演演算法
標記-清除演演算法:首先標記出所有需要回收的物件,在標記完成後統一回收所有被標記的物件。
複製演演算法:將可用記憶體按容量劃分為大小相等的兩塊,每次只使用其中的一塊。當一塊記憶體用完了,將還存另外一塊上面,然後在把已使用過的記憶體空間一次清理掉。
標記-整理演演算法:標記過程與「標記-清除」演演算法一樣,但後續步驟不是直接對可回收物件進行清理,而是讓所一端移動,然後直接清理掉端邊界以外的記憶體。
分代收集演演算法:一般是把Java堆分為新生代和老年代,根據各個年代的特點採用最適當的收集演演算法。新生代都發現有大批物件死去,選用複製演演算法。老年代中因為物件存活率高,必須使用「標記-清理」或「標記-整理」演演算法來進行回收。
垃圾收集器
Serial收集器:是一個單執行緒的收集器,只會使用一個CPU或一條收集執行緒去完成垃圾收集工作,在進行垃圾收集時,必須暫停其他所有的工作執行緒,直到它收集結束。
ParNew收集器:是Serial收集器的多執行緒版本,除了使用多條執行緒進行垃圾收集之外,其餘行為與Serial收集器完全一樣。
CMS收集器:是一種以獲取最短回收停頓時間為目標的收集器。過程分為以下四個步驟:
初始標記
並行標記
重新標記
並行清除
JVM常見啟動引數
-Xms / -Xmx — 堆的初始大小 / 堆的最大大小
-Xmn — 堆中年輕代的大小
-XX:-DisableExplicitGC — 讓System.gc()不產生任何作用
-XX:+PrintGCDetails — 列印GC的細節
-XX:+PrintGCDateStamps — 列印GC操作的時間戳
-XX:NewSize / XX:MaxNewSize — 設定新生代大小/新生代最大大小
-XX:NewRatio — 可以設定老生代和新生代的比例
-XX:PrintTenuringDistribution — 設定每次新生代GC後輸出倖存者樂園中物件年齡的分佈
-XX:InitialTenuringThreshold / -XX:MaxTenuringThreshold:設定老年代閥值的初始值和最大值
-XX:TargetSurvivorRatio:設定倖存區的目標使用率
JAVA類生命週期
Java類從被載入到虛擬機器器記憶體中開始,到解除安裝出記憶體為止,它的整個生命週期包括:載入、驗證、準備、解析、初始化、使用、解除安裝七個階段。
JVM類載入
啟動(Bootstrap)類載入器:是用原生程式碼實現的類裝入器,它負責將 <Java_Runtime_Home>/lib下面的類庫載入到記憶體中(比如rt.jar)。由於引導類載入器涉及到虛擬機器器本地實現細節,開發者無法直接獲取到啟動類載入器的參照,所以不允許直接通過參照進行操作。
標準擴充套件(Extension)類載入器:是由 Sun 的 ExtClassLoader(sun.misc.Launcher$ExtClassLoader)實現Java_Runtime_Home >/lib/extjava.ext.dir指定位置中的類庫載入到記憶體中。開發者可以直接使用標準擴充套件類載入器。
系統(System)類載入器:是由 Sun 的 AppClassLoader(sun.misc.Launcher$AppClassLoader)實現的。徑(CLASSPATH)中指定的類庫載入到記憶體中。開發者可以直接使用系統類加
雙親委派機制描述 :某個特定的類載入器在接到載入類的請求時,首先將載入任務委託給父類別載入器,依次遞迴,如果父類別載入器可以完成類載入任務,就成功返回;只有父類別載入器無法完成此載入任務時,才自己去載入。
JVM調優
檢視堆空間大小分配(年輕代、年老代、持久代分配)
垃圾回收監控(長時間監控回收情況)
執行緒資訊監控:系統執行緒數量
執行緒狀態監控:各個執行緒都處在什麼樣的狀態下
執行緒詳細資訊:檢視執行緒內部執行情況,死鎖檢查
CPU熱點:檢查系統哪些方法佔用了大量CPU時間
記憶體熱點:檢查哪些物件在系統中數量最大
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