jvm学习笔记

文章目录

• • • 1.内存泄漏原因
    • 2.JVM部分配置参数
    • 3.垃圾回收器的选择
    • 4.GC调优：
    • 5.查看线程命令
    • 6.问题一：cpu高占用
    • 7.问题二：接口响应时间很长
    • 8.问题三：线程不可用
  • 面试篇
  • • 1.什么是jvm
    • 2.字节码文件的组成
    • 3.什么是运行时数据区
    • 4.哪些区域会出现内存溢出
    • 5.jdk6-8内存区域上有哪些不同
    • 6.类的生命周期
    • 7.什么是类加载器
    • 7.什么是双亲委派机制
    • 8.如何打破双亲委派机制
    • 9.如何判断堆上的对象没有被引用
    • 10.jvm中都有哪些引用类型
    • 11.常见的垃圾回收算法有哪些
    • 12.有哪些常见的垃圾回收器

1.内存泄漏原因

没有重写equals和hashcode方法

内部类引用外部类

threadlocal线程池线程不回收

string的intern方法

静态缓存不释放

网络 io流资源未关闭

大数据量查询未分页

导入导出大量数据，apache poi

mybatis查询拼接sql foreach

元空间大小不足metaspaceSize，方法区jdk7之前叫永久代，jdk8之后叫元空间，存放class类基本信息

2.JVM部分配置参数

stack over flow 栈内存溢出，看递归层数是否需要，调节-Xss

Xmn 年轻代大小

-XX:SurvivorRatio 伊甸园区和幸存区大小比例，默认为8

-XX:MaxTenuringThreshold,最大晋升阈值，动态年龄判断机制，对象总量大于幸存区50%，等于大于该年龄的对象放到老年代，默认15

3.垃圾回收器的选择

jdk8默认的垃圾回收器是ps + po （parallel scavenge + parallel old）

有serial + serial old单线程回收

parNew +CMS 并发回收，用户线程和回收线程

G1 jdk11默认，性能更好

高并发下

ps + po ：突发大对象的产生，接口响应时间很长

parNew +CMS：突发大对象的产生，比ps+po性能要好，但是缺点是后续会触发多次GC，波动较大

G1：高并发下低延迟，突发大对象的产生，波动也很小

4.GC调优：

优化jvm参数

减少对象产生

更换垃圾回收器

优化垃圾回收参数

5.查看线程命令

top -p pid 再按H，监控该进程内部的线程

6.问题一：cpu高占用

top命令找到占用高的进程和线程，使用jstack打印线程快照，找到正在执行的方法优化

7.问题二：接口响应时间很长

通过arthas的trace和watch命令，监控方法耗时和参数，返回值等信息，定位性能瓶颈

也可以通过arthas的profile火焰图功能，找到火焰图顶部较平的方法

8.问题三：线程不可用

jstack、visualvm等看是否有deadlock死锁

面试篇

1.什么是jvm

运行java字节码文件，跨平台性，将字节码文件解释成字节码指令，管理内存中对象分配，完成自动垃圾回收，优化代码执行效率

jvm组成有类加载器、运行时数据区、执行引擎、本地接口

2.字节码文件的组成

类基本信息、常量池、字段、方法、属性

3.什么是运行时数据区

堆、本地方法栈、虚拟机栈、方法区、程序计数器

线程共享得有方法区、堆

线程不共享有本地方法栈、虚拟机栈、程序计数器

程序计数器：pc寄存器，每个线程都会通过计数器记录当前要执行的字节码指令的地址，控制指令的执行

虚拟机栈：保存方法调用时的栈帧，每个线程都有一个自己的虚拟机栈

本地方法栈：存储native本地方法的栈帧

堆：一块内存区域

方法区：存放类的基础信息的一块内存空间，叫永久代或者元空间

4.哪些区域会出现内存溢出

堆：oom

栈：stackoverflowError

方法区（元空间）：oom

5.jdk6-8内存区域上有哪些不同

（1）永久代被替换为元空间

1.提高了内存上限：

JDK7及之前的版本将方法区存放在堆中，称为永久代，堆的大小由虚拟机参数来控制

JDK8之后的版本将方法区存放在元空间中，元空间是位于操作系统的直接内存中，默认情况下只要不超过操作系统内存上限，就可以一直分配

2.优化了回收的策略：

永久代在堆上面，垃圾回收的机制一般都是使用老年代的垃圾回收方式，不够灵活，使用元空间之后单独设计了一套垃圾回收机制

（2）字符串常量池位置的变化

JDK7之前字符串常量池实在方法区里面，也就是在堆里面，8之后把方法区移到操作系统直接内存里了，字符常量池则从方法区里面提取了出来放到了堆里面去，原因如下：

字符串的回收其实和对象的回收差不多

移动到堆里面之后，方法区空间的大小变得可控，因为类信息一般不会太大。

intern方法的优化，jdk7版本之前intern方法会把第一次遇到的字符串实例复制到永久代的字符串常量池中，现在把常量池直接保存在堆上，减少了复制操作

6.类的生命周期

• 加载：根据全限定名将字节码文件加载到方法区和堆上
• 连接验证：检查版本号等信息
• 准备：给类中的静态变量分配内存设初值
• 解析：将常量池中的符号引用（编号）替换为直接引用（内存地址）
• 初始化：执行静态代码块和静态变量的赋值

7.什么是类加载器

在类加载的过程中将字节码信息以流的方式加载到内存中

分类：

• 启动类加载器（bootstrap class loader），JDK9之前使用c++编写、9之后换成了java，默认加载java安装目录/jre/lib下的类文件，比如rt.jar，tools.jar等，核心类。

• 扩展类加载器（extension class loader）是jdk提供的、9之后采用模块化改名platform平台类加载器，默认加载/jre/lib/ext的类文件，加载扩展类。

• 应用程序类加载器（application class loader）默认加载应用程序classpath下的类。

• 自定义类加载器，可以从网络、数据库等来源来加载类信息，需要继承classloader抽象类，重写findclass方法。

7.什么是双亲委派机制

当一个类接收到加载类的任务时，会向上查找是否加载过，如果加载了直接返回，到启动类加载器查找之后，再从上到下进行加载。

• 有什么用？
  确保核心类库的完整性和安全性，避免同一个类重复加载。

8.如何打破双亲委派机制

实现一个自定义的类加载器，并重写loadClass方法，将双亲委派机制代码去掉。

9.如何判断堆上的对象没有被引用

（1）引用计数法

每个对象维护一个引用计数器。引用加1，取消引用减1

缺点：每次引用和取消引用都要维护一个计数器，对系统性能有一定的影响，存在循环引用的问题，导致对象无法回收。

（2）可达性分析法（默认采用）

将对象分为了两类

垃圾回收根对象（GC Root）和普通对象，对象和对象之间存在引用关系，

A->B->C，

B在引用链上就不能被回收。

• 哪些对象是GC Root对象？
  • 线程Thread对象，引用线程栈帧中的方法参数、局部变量等。
  • 系统类加载器加载的java.lang.Class对象，引用类中的静态变量。
  • 监视器对象，用来保存同步锁synchronized关键字持有的对象。
  • 本地方法调用时使用的全局对象。

10.jvm中都有哪些引用类型

• 强引用：jvm默认的引用关系，对象被局部变量、静态变量等GC Root关联的对象引用

• 软引用：一个对象只有软引用存在时，当程序内存不足时，就会将软引用中的数据进行回收softReference

• 弱引用：弱引用整体是和软引用差不多，区别在于弱引用包含的对象在垃圾回收时，不管内存够不够都会被直接回收，主要在ThreadLocal中使用（WeakReference）

• 虚引用（幽灵引用/幻影引用）：PhantomReference，当对象被垃圾回收器回收时可以接收到对应的通知，直接内存中为了及时知道直接内存对象不在使用了，从而回收内存，使用虚引用来实现

• 终结器引用：终结器引用会关联对象并放置在Finalizer类中的引用队列里，之后由一条线程从队列中获取对象，然后执行对象的finalize方法，在对象第二次被回收时，该对象才真正的被回收。

11.常见的垃圾回收算法有哪些

• 标记-清除算法：

  （1）标记阶段：将所有存活的对象进行标记，使用可达性分析算法，从GC Root开始通过引用链遍历出所有的存活对象

  （2）清除阶段：从内存删除没有被标记的非存活对象

  优点：实现简单，只需要维护一个标志位（存活还是非存活）

  缺点：1.不连续的碎片问题，对象删除之后，内存会出现很多细小的碎片单元，大对象无法分配

  2.分配速度慢，因为有内存碎片，需要维护一个空闲的链表，极有可能发生每次需要遍历到链表的最后才有合适的空间

• 复制算法：

  （1）将堆内存分成From和To两个空间，每次对象在分配阶段，只能使用其中一块空间（From）

  （2）在垃圾回收GC阶段，将From中存活对象复制到To空间

  （3）将两块空间From和To名字互换

  优点：吞吐量高，不会产生内存碎片，因为复制之后会将存活对象按顺序存放到To中

  缺点：内存使用率低，每次只能使用一半的内存空间

• 标记-整理算法（标记压缩）:

  （1）标记阶段：和标记清除算法一样

  （2）整理阶段：将所有的存活对象移动到堆的一端，清理掉非存活对象的内存空间

  优点：1.内存使用率高，整个堆内存都能使用

  2.没有内存碎片

  缺点：整理阶段的效率不高

• 分代GC:

  前面三种算法的组合

  堆分成年轻代和老年代，放在年轻代的对象存活时间比较短，朝生夕死（变量啥的），放在老年代的对象存活时间比较长，比如spring的bean对象

  年轻代：伊甸区、S0、S1（幸存区），幸存区采用的是复制算法

  伊甸区满了或者新建的对象放不下了，就会出发Minor GC，将伊甸区和From区中需要回收对象对象进行回收，存活对象放入到To区，会记录一个对象年龄（最大值15），达到最大就会放到老年代，或者新建的对象太大了超过了伊甸区就会直接放到老年代

当老年代空间不足，无法放入新对象，先尝试minor gc，如果还是不足，就会触发full GC

12.有哪些常见的垃圾回收器

• serial + serialOld：

  都是单线程串行去执行，回收的时候，用户线程是不能工作的，STW等待时间很长，效率很低

  优点：适合单cpu处理

  缺点：多cpu下吞吐量不行

  适用：一些机器性能要求不高的，比如儿童手表

• ps +po：

  JDK8默认的垃圾回收器，多线程并行回收，jvm可以自动调整堆内存大小

  优点：吞吐量高

  缺点：不能保证单次停止时间

  适用：后台任务，比如大文件导出

• parNew + CMS:

  • parNew本质是对Serial在多cpu下的优化，使用多线程回收垃圾
    缺点：吞吐量和停顿时间stw不如G1，JDK9之后就不建议使用了
    适用：JDK8搭配CMS
  • CMS：采用标记清除算法，关注在系统暂停时间，允许用户线程和垃圾回收线程在并发标记和并发清理阶段同时执行
    执行步骤：
    1.初始标记，短时间标记出GC Root关联的对象，也即存活对象，用户线程暂停，STW
    2.并发标记，标记所有对象，用户线程不暂停
    3.重新标记：并发标记时候有些对象发生了变化，需要重新标记，用户线程暂停，STW
    4.并发清理：清理非存活对象，用户线程不暂停

缺点：内存碎片，退化问题，浮动垃圾问题

浮动垃圾问题：在并发清理的时候，可能有些未标记的对象已经不存活了，但是这轮没法清理了，只能等到下一轮来清理

退化问题：如果老年代满了，CMS就会退化成Serial Old单线程回收老年代

• G1：
  年轻代和老年代全部用的是复制算法，内存划分是不连续的
  JDK9之后默认的垃圾回收器，把内存划分为多个 Region，默认是堆空间大小/2048，必须是2的指数幂

年轻代回收Young GC：当G1判断年轻代区不足60%的时候，回收伊甸区，回收的时候会根据STW暂停时间进行判断当前轮数里面回收多少，哪个伊甸区，将存活的对象放到幸存区，幸存区互换，年龄超过15，放到老年代中；

如果一个大存活对象超过了region大小，就把这个大对象直接放到Humongous区中，占用连续的几个region区作为Humongous区

老年代回收Mixed GC，当总堆的占有率达到45%时候触发Mixed GC，会回收所有的年轻代和部分的老年代的对象以及大对象，采用复制算法

优点，没有内存碎片，并发标记效率比CMS高，支持巨大的堆空间回收，允许用户设置最大暂停时间