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JVM

约 3102 字大约 10 分钟

JVM

JVM 相关的知识点，一般是大厂才会问到，面试中小厂就没必要准备了。JVM 面试中比较常问的是 Java 内存区域、JVM 垃圾回收、类加载器和双亲委派模型 以及 JVM 调优和问题排查（我之前分享过一些常见的线上问题案例，里面就有 JVM 相关的）。

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# 双亲委派模型

Java有哪些类加载器，双亲委派模型是什么，为什么要这样设计？怎么打破双亲委派模型？ 看了jvm笔记的link地址 javaguide

​ Bootstrap\extension\application
​ 针对JVM提供的三个内置的类加载器 【自底向上查找判断类是否被加载，自顶向下尝试加载类】
​ 可以避免类的重复加载（JVM 区分不同类的方式不仅仅根据类名，相同的类文件被不同的类加载器加载产生的是两个不同的类），也保证了 Java 的核心 API 不被篡改。

​ 类加载器在进行类加载的时候，它首先不会自己去尝试加载这个类，而是把这个请求委派给父类加载器去完成（调用父加载器 loadClass()方法来加载类）。 如果想打破双亲委派模型则需要重写 loadClass() 方法。

# JVM 参数

先分析一下里面各个参数的含义：

  • -Xms：1G ， 就是说初始堆大小为1G

  • -Xmx：2G ， 就是说最大堆大小为2G

  • -Xmn：500M ，就是说年轻代大小是500M（包括一个Eden和两个Survivor S0、S1）

  • -XX:MaxPermSize：64M ， 就是说设置持久代（永久代）最大值为64M

    • 在 JDK 8 及更高版本中，-XX:MaxPermSize 参数不再起作用。在 JDK 8 之前的版本中，Java 虚拟机使用永久代（Permanent Generation）来存储类的元数据、静态变量等信息。-XX:MaxPermSize 参数用于配置永久代的最大大小。

      然而，从 JDK 8 开始，永久代被称为元空间（Metaspace），并且不再受到固定大小的限制。元空间的大小由系统的可用内存决定，并且可以根据需要自动扩展。因此，-XX:MaxPermSize 参数不再适用于 JDK 8 及更高版本。

      取而代之的是使用 -XX:MaxMetaspaceSize 参数来配置元空间的最大大小。你可以使用该参数来限制元空间的增长，防止应用程序使用过多的内存。

      例如，可以使用以下命令行参数来设置元空间的最大大小为 256MB：

      -XX:MaxMetaspaceSize=256m

      需要注意的是，元空间的大小不再计入 Java 堆内存的限制，因此你不再需要为永久代或元空间单独分配内存。Java 虚拟机会根据应用程序的需求自动管理元空间的内存使用。(XD 脑袋里想着那个三层的图就好。上两层可以看作是堆的，最下面一层就是这个参数点了)

  • -XX:+UseConcMarkSweepGC ， 就是说使用使用CMS内存收集算法

  • -XX:SurvivorRatio=3 ， 就是说Eden区与Survivor区的大小比值为3：1：1

    • 在默认情况下，Eden区和Survivor0、Survivor1的比例是8:1:1

题目中所问的Eden区的大小是指年轻代的大小，直接根据-Xmn：500M和-XX:SurvivorRatio=3可以直接计算得出 500M*(3/(3+1+1)) =500M*（3/5） =500M*0.6 =300M 所以Eden区域的大小为300M。

先说VM选项， 三种：

  • - : 标准VM选项，VM规范的选项
  • -X: 非标准VM选项，不保证所有VM支持
  • -XX: 高级选项，高级特性，但属于不稳定的选项

参见 Java HotSpot VM Options

题主提到的参数前缀为X，显然属于第二类

再说这几个参数，其语义分别是：

  • -Xmx: 堆的最大内存数，等同于-XX:MaxHeapSize
  • -Xms: 堆的初始化初始化大小
  • -Xmn: 堆中新生代初始及最大大小，如果需要进一步细化，初始化大小用-XX:NewSize，最大大小用-XX:MaxNewSize
  • -Xss: 线程栈大小，等同于-XX:ThreadStackSize

命名应该非简称，助记的话： memory maximum, memory startup, memory nursery/new, stack size.

作者：Home3k 链接：https://www.zhihu.com/question/59957834/answer/170775050 来源：知乎 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

# Java 内存区域

堆结构
  1. 新生代内存/ 年轻代 (Young Generation) ：1 个 Eden 2 个 Survivor (Eden区和Survivor0、Survivor1的比例是8:1:1)
  2. 老生代(Old Generation) 2/3 的堆空间

---------Young + Old = Heap---------

  1. 永久代(Permanent Generation)

大部分情况，对象都会首先在 Eden 区域分配。如果对象在 Eden 出生并经过第一次 Minor GC后仍然能够存活，并且能被 Survivor 容纳的话，将被移动到 Survivor 空间（SO 或者s1）中，并将对象年龄设为 1（Eden 区->Survivor 区后对象的初始年龄变为1）。

对象在 Survivor 中每熬过一次 MinorGC，年龄就增加1岁，当它的年龄增加到一定程度（默认为15岁），就会被晋升到老年代中。对象晋升到老年代的年龄阈值，可以通过参数一XX: MaxTenuringThreshold来设置。

堆内存结构
堆内存结构

复制算法用于年轻代（大部分对象的生命周期较短），标记-整理算法用于老年代。

  1. 标记-清除算法（Mark and Sweep）：该算法分为两个阶段。首先，通过根对象开始，标记所有从根对象可达的存活对象。然后，在清除阶段，清除未被标记的对象，释放其占用的内存空间。标记-清除算法可能导致内存碎片化问题。
  2. 复制算法（Copying）：该算法将内存分为两个区域，通常是年轻代的Eden区和存活区域。在垃圾回收时，将存活的对象从一个区域复制到另一个区域，同时清除已经复制的对象。复制算法解决了内存碎片化问题，但需要额外的复制操作。
  3. 标记-整理算法（Mark and Compact）：是根据老年代的特点提出的一种标记算法, 让所有存活的对象向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存。
  4. 分代收集算法（Generational）：该算法基于一种观察，即大部分对象很快变成垃圾。根据对象的生命周期，将内存划分为不同的代（例如年轻代和老年代），并针对不同代采用不同的收集算法，如复制算法用于年轻代，标记-压缩算法用于老年代。

内存连续空间：eden区通过复制/清除算法保证了读写连续性(因为新生代的对象产生和销毁非常频繁,所以才采用了清空的方式)

方法区

JIT 代码缓存 TODO description

虽然 Java 虚拟机规范把方法区描述为堆的一个逻辑部分，但是它却有一个别名叫做 Non-Heap（非堆），目的应该是与 Java 堆区分开来。

当程序运行时被加载到内存后，这些符号才有对应的内存地址信息。这些常量一旦被转入内存就会变成运行时常量池。运行时常量池在方法区中。

method-area-jdk1.7
method-area-jdk1.7

# 类加载器

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# Other

牛客

不是局部变量在该方法被执行/调用时创建，而是应该为在该变量被声明并赋值时创建，可以理解为“当代码执行到该变量被赋值的代码时才被创建”

栈会为每个方法在运行的时候分配一块独立的栈帧内存区域，栈帧又包含“局部变量表”、“操作数栈”、“动态链接”以及“方法出口”四个部分。

举例说明：

public class Demo {
	
	public void test() {
		int a;
		int b = 5;
		int c = b + 4;
		a = 2;
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		Demo demo = new Demo();
		demo.test();
	}
}

定义了一个Demo类，其中有一个测试主方法main以及一个test()方法

那么在执行main的时候，内存分配如下

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其中我们只看test()桢栈中具体的流程

首先我们使用javac Demo.java来生成Demo.class文件，然后通过执行javap -c Demo来查看执行原理，这里我只截取test()方法部分

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其中

0：iconst_5,表示将一个int类型的常量5，压入操作数栈中
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1：istore_2,表示将这个int值从栈中取出，存储到局部变量_2中（代码为变量b）
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2：iload_2,表示将变量2，int类型的值取出，压到操作数栈
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3：iconst_4,表示将一个int类型的常量4，压入操作数栈中
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4：iadd,执行int类型的加***将操作数栈的4和5从栈中弹出并相加，将结果压入操作数栈中img

5：istore_3,表示将这个int值从栈中取出，存储到局部变量_3中（代码为变量c）img6：iconst_2,表示将一个int类型的常量2，压入操作数栈中img7：istore_1,表示将这个int值从栈中取出，存储到局部变量_1中（代码为变量a）img8：return,方法结束，返回 以上可以看出，虽然int a;在第一行就声明了a变量，但是直到给a赋值之后，才会在局部变量表中给a分配内存空间我们可以把赋值的代码删掉，再看看执行流程

public class Demo {
	
	public void test() {
		int a;
		int b = 5;
		int c = b + 4;
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		Demo demo = new Demo();
		demo.test();
	}
}
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这次我们可以看出，并没有对a就行任何操作，也就证明了“只有当给变量赋值的时候才会分配内存空间”的说法。以上

ps：我也是刚刚学到这里，如有说的不对之处望大家指出，一起探讨学习

参考：

[小白都能看得懂的Java虚拟机内存模型]https://zhuanlan.zhihu.com/p/98337005

[通过javap命令分析java汇编指令]https://www.jianshu.com/p/6a8997560b05

# 面试题

.new创建的对象一定在java堆吗，局部变量是基本类型创建在哪，如果基本类型是成员变量呢

不一定内存逃逸？？？ 栈 堆？

是的一定在堆

3.jvm堆内存详细说说，为什么要这么划分，用的垃圾回收算法

JVM笔记，新生代用coping 算法，老年代用 mark-compact 分代收集算法-根据每个内存块的特性分配不同的收集算法（新生代死亡多，老年代存活多）

4.什么时候会发生full gc

1. 调用 System.gc() 只是建议虚拟机执行 Full GC，但是虚拟机不一定真正去执行。不建议使用这种方式，而是让虚拟机管理内存。

2. 未指定老年代和新生代大小，堆伸缩时会产生fullgc,所以一定要配置-Xmx、-Xms

3. 老年代空间不足

5.full gc对程序的影响

  1. 会导致应用程序的暂停
  2. 消耗较大的系统资源，包括CPU和内存 降低应用程序的执行效率

6.怎么解决full gc

  1. 堆内存调整
  2. 尽量减少无用的对象创建和引用 检查内存泄漏（Threadlocal）
  3. 对象生命周期管理：合理管理对象的生命周期，尽量让对象能够在新生代中被回收，减少进入老年代的对象数量。通过调整新生代的大小、Survivor区的比例等参数，可以控制对象在各个内存区域的流动，避免频繁触发Full GC。
  4. 分析和调优工具

# 场景题

OOM常见原因：
  1. 内存资源耗尽未释放（死循环、ThreadLocal？）
  2. 本身资源不够
    1. Linux 用 jmap -heap 分析
    2. Windows 用 jvisualvm 图形化分析
排查
  1. linux 的话通过设置参数设置 dump 文件输出到磁盘
  2. dump 文件放到 win 的 jvisualvm
  3. 分析 GCroot 的堆栈信息定位业务代码
    1. at UserService.getUsers（UserService.java：17） Local Variable:java.util.ArrayList#18
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